Científicos japoneses establecen un récord en electrolitos sólidos

Investigadores de la Universidad de Nagoya han mejorado significativamente las propiedades del material LLNOF, logrando un récord absoluto en conductividad de iones de litio entre los electrolitos sólidos de óxido. Según ixbt.com, este logro científico podría ser un paso importante hacia la creación de baterías de estado sólido más seguras y eficientes. Esto es lo que informa Ixbt.com que comunica.

Uno de los principales inconvenientes de las baterías de iones de litio tradicionales utilizadas actualmente es el electrolito líquido inflamable que contienen. Si la batería se daña, estos líquidos pueden provocar cortocircuitos e incendios. Por esta razón, ingenieros de todo el mundo trabajan activamente en el desarrollo de baterías de estado sólido más seguras.

Obstáculos para aumentar la velocidad de flujo

Sin embargo, hasta ahora, el principal obstáculo para el desarrollo de sistemas sólidos era la velocidad relativamente baja de los iones de litio dentro de los materiales sólidos. Aunque los electrolitos de sulfuro y cloruro muestran actualmente los mejores indicadores, presentan riesgos debido a su extrema sensibilidad a la humedad y a la posible emisión de gases tóxicos.

Los materiales de óxido son químicamente mucho más estables, pero tradicionalmente se quedaban atrás respecto a sus competidores en cuanto a la eficiencia del transporte de litio. No obstante, el material LLNOF resultó ser una excepción única en este aspecto, atrayendo la atención de los científicos.

El papel del flúor y un nuevo récord

Según los datos, en 2024 la conductividad de este material era de aproximadamente 7 mS/cm (milisimens por centímetro). Ahora, los científicos no solo han identificado la causa de este fenómeno, sino que han logrado más que duplicar la cifra.

Las investigaciones demostraron que cuando el ion de litio se desplaza, el ion de flúor adyacente se mueve simultáneamente en la dirección opuesta. Esto reduce la barrera energética dentro de la red cristalina, permitiendo que el flúor despeje el camino para el litio y acelere significativamente su transferencia.

Al optimizar perfectamente la proporción de litio, lantano y las posiciones vacantes en la estructura del material, los investigadores elevaron el nivel de conductividad a 16,3 mS/cm. Los expertos destacan que esta es la conductividad volumétrica más alta registrada para esta clase de electrolitos sólidos de óxido.

Por ahora, no se trata de un producto de batería terminado, sino de una investigación científica fundamental. Sin embargo, el nuevo mecanismo físico descubierto promete servir como una base sólida para crear una nueva generación de baterías de estado sólido que combinen la alta seguridad y la elevada conductividad de los electrolitos de óxido.