Nuevo récord para baterías de estado sólido en Japón

Investigadores de la Universidad de Nagoya en Japón han establecido un récord absoluto de conductividad para electrolitos sólidos de óxido de litio-ion. Según ixbt.com, se identificó el mecanismo de movimiento de los iones en un material llamado LLNOF, elevando su conductividad eléctrica a 16,3 milisiemens. Este es un paso importante hacia la seguridad y eficiencia en el campo de las baterías de estado sólido. Así lo informa Ixbt.com informa al respecto.

Es bien sabido que los electrolitos líquidos utilizados en las baterías de litio-ion modernas pueden incendiarse fácilmente si se dañan. Por ello, científicos de todo el mundo buscan activamente la transición hacia electrolitos sólidos. Sin embargo, aunque los análogos de sulfuro y cloruro tienen alta conductividad, conllevan el riesgo de liberar gases tóxicos al reaccionar con la humedad. Los materiales de óxido y oxifluoruro son mucho más estables y superiores en seguridad, pero hasta ahora estaban rezagados en cuanto a movilidad iónica.

El material LLNOF y el nuevo descubrimiento

El material LLNOF llamó la atención por primera vez en 2024, cuando su conductividad era de 7 mS/cm. Sin embargo, los expertos no entendían con precisión por qué los iones de litio se movían tan rápido. Para resolver este misterio, un equipo de investigación dirigido por Takeshi Yajima cultivó monocristales de LLNOF de tamaño milimétrico durante más de un año. Luego, se utilizó la difracción de monocristal para analizar la posición de los átomos y sus desplazamientos.

El estudio reveló que, dentro del material, el ion flúor se desplaza ligeramente cuando un ion de litio pasa a una vacante (espacio vacío). Este movimiento despeja el camino para el litio, reduciendo significativamente las barreras energéticas necesarias para que los iones atraviesen el electrolito. En términos simples, el flúor no juega un papel pasivo aquí; su movimiento facilita activamente el rápido desplazamiento del litio a través del cristal.

Perspectivas futuras

Al modificar la proporción de litio, lantano y espacios vacíos, los científicos lograron alcanzar un récord de 16,3 mS/cm. Este resultado refuta la idea común en la comunidad científica de que la alta conductividad depende solo de iones negativos fácilmente deformables.

Este descubrimiento abre el camino para diseñar baterías de estado sólido de próxima generación que permitan una alta conductividad sin comprometer la seguridad. Se espera que esta tecnología aumente drásticamente el rendimiento y la seguridad de las baterías para vehículos eléctricos y dispositivos portátiles en el futuro.