Las baterías de iones de litio asumirán un papel dominante en los vehículos eléctricos y otras aplicaciones en un futuro próximo, pero los materiales de las baterías, actualmente en uso, se quedan cortos en términos de seguridad y rendimiento y están frenando la próxima generación de baterías de alto rendimiento. .
En particular, el desarrollo del electrolito plantea un desafío clave para las baterías de mayor potencia adecuadas para almacenamiento de energía y aplicaciones de vehículos.
En la Facultad de Química de la Universidad de Monash, científicos bajo la dirección del profesor Doug MacFarlane y el Dr. Mega Kar que trabajan con la empresa local Calix Ltd han ideado soluciones alternativas a este desafío con nueva química.
"La sal de litio que se utiliza actualmente en las baterías de iones de litio es el hexafluorofosfato de litio, que presenta un riesgo de incendio y seguridad, así como toxicidad", dijo el profesor MacFarlane.
“En dispositivos portátiles más pequeños, este riesgo se puede mitigar parcialmente. Sin embargo, en un paquete de baterías grande, como los vehículos eléctricos y los sistemas de almacenamiento de energía a escala de red al aire libre, el peligro potencial se intensifica mucho. Las baterías de mayor voltaje y potencia también están en la mesa de dibujo, pero no pueden usar la sal de hexafluorofosfato. "
En una investigación publicada en Advanced Energy Materials_ ,_ los químicos describen una nueva sal de litio que podría superar los desafíos del diseño de electrolitos y reemplazar la sal de hexafluorofosfato.
"Nuestro objetivo ha sido desarrollar sales de fluoroborato seguras, que no se vean afectadas incluso si las exponemos al aire", dijo el autor principal del estudio, el Dr. Binayak Roy, también de la Facultad de Química de la Universidad de Monash.
“El principal desafío con la nueva sal de fluoroborato fue sintetizarla con pureza de grado de batería, lo que hemos podido hacer mediante un proceso de recristalización”, dijo.
"Cuando se colocó en una batería de litio con cátodos de óxido de manganeso y litio, la celda se cicló durante más de 1000 ciclos, incluso después de la exposición atmosférica, una hazaña inimaginable en comparación con la sal de hexafluorofosfato hipersensible".
Según el Dr. Roy, cuando se combina con un nuevo material de cátodo en una batería de litio de alto voltaje, este electrolito superó con creces a la sal convencional. Además, se descubrió que la sal es muy estable en los colectores de corriente de aluminio a voltajes más altos, como se requiere para las baterías de próxima generación.
La investigación es el resultado de un esfuerzo de colaboración dentro del Centro de Capacitación para Tecnologías Futuras de Almacenamiento de Energía del Consejo de Investigación Australiano (ARC).
"En un futuro próximo, esperamos convertir estos nuevos aniones en sales líquidas térmicamente estables y no inflamables, lo que las hará beneficiosas para las baterías que funcionan a altas temperaturas", dijo el Dr. Kar.
"Con las condiciones climáticas actuales, diseñar estas tecnologías de baterías con seguridad y estabilidad será importante para implementar una solución energética sostenible a escala de red en Australia", afirmó.
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