Un gran avance en el diseño de las baterías de iones de litio podría conducir a la próxima generación de células de energía de estado sólido más seguras y fiables.
Las baterías de iones de litio se usan en todo el mundo para alimentar tecnologías cotidianas, como coches eléctricos, herramientas eléctricas, teléfonos móviles y ordenadores portátiles.
Sin embargo, los electrolitos inestables e inflamables, y por lo tanto las conexiones, hacen que la ampliación de esta tecnología sea un reto.
Un nuevo artículo publicado en Nature Communications esta semana muestra cómo se pueden diseñar nuevos materiales de estado sólido para superar algunos de estos problemas.
Los materiales de perovskita doble basados en tungsteno y telurio pueden combinarse y usarse como electrodo y electrolito respectivamente, creando conexiones más compatibles y estables.
La Dra. Pooja Goddard y el Dr. Stephen Yeandel formaron parte de un consorcio, EPSRC SUPERGEN, que apoyó el estudio dirigido por la Universidad de Sheffield e incluyó la Fuente de Neutrones y Muones Pulsados ISIS y la Institución Faraday, Campus Harwell.
El equipo de Loughborough usó modelos computacionales para determinar las propiedades redox de los dos materiales, y demostró que mientras que el tungsteno puede cambiar fácilmente el estado de oxidación ideal para un electrodo, el telurio es resistente a los ciclos redox adecuados para el electrolito.
Estos resultados han sido confirmados por el equipo experimental de Sheffield y la instalación de neutrones del ISIS.
Dado que los dos materiales son de la misma familia de perovskitas, son mucho más compatibles, lo que permite crear la próxima generación de baterías de estado sólido de iones de Litio.
Mostramos que el ordenamiento de los iones de Li+ y la evolución estructural local a medida que se inserta Li en cada material.
Más importante aún, mostramos un cambio gradual definido de W6+ W5+ W4+, mientras que para el análogo de Te, revelamos una renuencia de Te6+ a formar Te5+ sugiriendo que el ciclo redox del análogo de Te es poco probable, lo que también fue verificado experimentalmente
Dr. Goddard
La próxima etapa del proyecto implicará un mayor ajuste de los materiales para que coincidan con las conexiones y se concentrará en la escalabilidad de los materiales para una fabricación viable, que ya se está investigando en la Universidad de Sheffield.
Más información: www.sheffield.ac.uk
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