Las baterías de estado sólido: El camino hacia el éxito pasa por la seguridad. La llegada de los materiales superiónicos es clave

Las baterías de estado sólido representan una esperanza significativa para el futuro de los coches eléctricos. Estas baterías ofrecen potenciales beneficios como un 50% más de autonomía, una mayor durabilidad y una velocidad de carga hasta seis veces superior. Gigantes de la industria automovilística como Volkswagen, BMW, Hyundai y Ford están profundamente invertidos en su desarrollo, por lo que el fracaso no es una opción.

Al igual que las baterías de iones de litio, estas nuevas baterías funcionan bajo el mismo principio, pero con la diferencia de que utilizan un electrolito sólido en lugar de uno líquido. Cada celda está compuesta por dos electrodos metálicos o de material compuesto, conectados por un electrolito que suele ser una sal de litio, indispensable para la reacción química entre el cátodo y el ánodo.

Las empresas desarrolladoras no han revelado la composición exacta de sus electrolitos debido a que es parte de su propiedad intelectual; sin embargo, es sabido que no emplean sales de litio líquidas, sino un compuesto sólido. Durante décadas, los investigadores han explorado materiales como cerámica, cristal o nanohilos de oro y manganeso para hallar el electrolito ideal que minimice el riesgo de incendio.

El camino hacia baterías de estado sólido más seguras y rápidas

Investigadores de la Universidad Duke, en Carolina del Norte (EEUU), han presentado en Nature Physics una propuesta innovadora para un electrolito que promete abordar varios desafíos de las baterías de estado sólido. Sus pruebas han identificado al cloruro de azufre y fósforo de litio (Li₆PS₅Cl) como un compuesto superiónico con propiedades fisicoquímicas excepcionales.

«Los materiales superiónicos se encuentran en un estado intermedio entre lo cristalino y lo líquido […] Nuestro reto, así como nuestra oportunidad, es entender el funcionamiento de estos materiales y su aplicación en el diseño de futuras baterías. La dispersión de los neutrones es fundamental para este proceso», explicó Olivier Delaire, líder del equipo de investigación.

La dispersión de los neutrones es fundamental para el proyecto de estos científicos. Utilizaron las instalaciones del Laboratorio Nacional Oak Ridge (ORNL) y avanzadas simulaciones computacionales para analizar cómo se dispersan estas partículas neutras en el cloruro de azufre y fósforo de litio, descubriendo que este material superiónico podría ser clave para la próxima generación de baterías de estado sólido.

Uno de los hallazgos más sorprendentes es que los iones de litio se desplazan con la misma facilidad en el cloruro de azufre y fósforo de litio que en los electrolitos líquidos. Esto es crucial para que la batería cargue y descargue eficientemente, sugiriendo que este material superiónico podría dar lugar a baterías más estables, seguras y rápidas de cargar. Esperemos que esta tecnología pronto salga de los laboratorios y llegue al mercado.

Imagen | Pixabay

Más información | Nature Physics