Científicos desarrollan láminas ultrafinas que podrían duplicar la autonomía de vehículos eléctricos

Científicos del Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL), dependiente del Departamento de Energía de EEUU, han dado un paso significativo hacia el desarrollo de baterías de estado sólido de próxima generación. Este avance, que podría duplicar la capacidad de almacenamiento de energía en vehículos eléctricos, utiliza un polímero para crear una película delgada, fuerte y flexible que promete revolucionar la tecnología de baterías.

El equipo ha diseñado láminas de electrolitos sólidos que podrían permitir la producción a gran escala de baterías con electrodos de mayor densidad energética. Estas láminas no solo separan los electrodos negativos y positivos, evitando cortocircuitos, sino que también ofrecen caminos de alta conductividad para el movimiento de iones, lo que resulta en una mayor seguridad y rendimiento en comparación con las baterías actuales que usan electrolitos líquidos, conocidos por ser inflamables y propensos a fugas.

Guang Yang, líder del proyecto en ORNL, afirmó que este avance podría aumentar la capacidad de almacenamiento de energía a 500 vatios-hora por kilogramo, el doble de lo que se logra con las baterías actuales. "Nuestro objetivo era desarrollar membranas de electrolitos sólidos que fueran lo suficientemente delgadas, alrededor de 30 micrómetros, para empacar más energía en las baterías de iones de litio. Esto permitiría a los vehículos eléctricos, laptops y teléfonos móviles funcionar mucho más tiempo antes de necesitar una recarga", explicó Yang.

Retos

Uno de los principales retos en el desarrollo de electrolitos sólidos es encontrar el equilibrio perfecto entre la conducción de iones y la resistencia estructural. Los electrolitos sólidos actuales, que utilizan polímeros plásticos, tienen una conductividad iónica mucho menor que los electrolitos líquidos. Sin embargo, el equipo de ORNL ha trabajado con compuestos de sulfuro que ofrecen una conductividad comparable a la de los electrolitos líquidos, lo que es fundamental para mejorar el rendimiento de las baterías.

El equipo descubrió que el peso molecular del aglutinante polimérico utilizado en las películas de electrolitos sólidos es clave para su durabilidad. Películas con aglutinantes de cadena larga, aunque requieren menos cantidad, proporcionan una mayor integridad estructural y mejoran la calidad de la película sin comprometer la conducción de iones.

Siguientes pasos

El proyecto no habría sido posible sin la colaboración de expertos de diversas instituciones, como el Centro de Baterías SLAC Stanford y el Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC, quienes han proporcionado técnicas avanzadas de caracterización para analizar la composición y estructura de las películas de electrolitos.

El siguiente paso para el equipo es construir un dispositivo que integre estas películas delgadas en electrodos de próxima generación y probarlos en condiciones prácticas. Para ello, planean colaborar con investigadores de la industria, el ámbito académico y el gobierno, aprovechando al máximo las capacidades y recursos disponibles en un laboratorio nacional como ORNL.

Este avance podría ser un punto de inflexión en la transición hacia vehículos eléctricos más eficientes y sostenibles. "Estamos emocionados por el potencial de esta tecnología para transformar el almacenamiento de energía y, en última instancia, reducir nuestra dependencia de los combustibles fósiles", concluyó Yang.