Los investigadores se disponen a comercializar lo que se afirman que es la batería de litio y azufre más eficiente del mundo, que podría superar en más de cuatro veces el rendimiento de las baterías líderes del mercado.
Además de la tecnología de iones de litio, existe todo un mundo de innovaciones y arquitecturas celulares listas para hacer avanzar la industria del almacenamiento. Una de ellas es la batería de litio y azufre (Li-S).
Actualmente los mejores prototipos de Li -S ofrecen densidades de energía del orden de 500 W h / kg, lo que es considerablemente superior a la de las baterías de iones de litio del mercado actual (que están en el rango de 150-250 Wh / kg).
Sin embargo, la química de estos dispositivos tiene un gran límite: el rendimiento energético se reduce rápidamente cuando el electrodo de azufre se carga a los niveles requeridos debido al cambio sustancial del volumen de litio y a la pérdida de material activo del cátodo. La consecuencia directa es un ciclo de vida muy corto.
Sin embargo, los científicos de la Universidad de Monash en Australia están convencidos de haber encontrado la forma correcta de comercializar la batería de litio y azufre más eficiente jamás fabricada, capaz de superar en más de cuatro veces a los actuales líderes del mercado.
Mahdokht Shaibani del Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial de la Universidad, dirigió un grupo de trabajo internacional que desarrolló una batería de Li-S de muy alta capacidad con alto rendimiento y bajo impacto mundial. En detalle, los científicos usaron los mismos materiales que las baterías de iones de litio normales, pero reconfiguraron el diseño de los cátodos de azufre para que pudieran soportar mayores cargas de tensión sin una caída en la capacidad o el rendimiento general.
Inspirado por una arquitectura de puente único registrada por primera vez en el procesamiento de detergente en polvo en la década de 1970, el equipo diseñó un método que creaba una unión de partículas para compensar la tensión y proporcionar un nivel de estabilidad hasta ahora desconocido. El dispositivo demostró ser estable durante 200 ciclos de carga y descarga, con una eficiencia de más del 99%. Los resultados de la investigación se publicaron recientemente en la revista Science Advances (texto en inglés), después de que el equipo obtuviera la patente de su proceso de fabricación.
Para Mainak Majumder, coautor de la investigación, el desarrollo logrado por el grupo representa un importante paso adelante para la industria australiana de almacenamiento de energía y, en el futuro, para la telefonía, los vehículos eléctricos, los ordenadores y las redes solares.
La fabricación e implementación de baterías Li-S en automóviles y redes proporcionará una parte más significativa de la cadena de valor del litio australiano, estimada en 213.000 millones de dólares, y revolucionará el mercado automovilístico. Este enfoque, no sólo promueve un alto rendimiento y una larga vida útil, sino que también es sencillo y extremadamente económico de producir, utilizando procesos basados en el agua, y puede conducir a reducciones significativas de los residuos.
Mainak Majumder.
Más información: www.monash.edu
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