Roman GłogulskiInvestigadores del Harvard University han desarrollado un nuevo tipo de batería de estado sólido utilizando electrodos y un electrolito sólido, en lugar de electrolitos líquidos o geles poliméricos en las baterías convencionales de iones de litio o polímero que alimentan la mayoría de nuestros dispositivos actuales. Las baterías de estado sólido han enfrentado muchos desafíos en el pasado, como la inflamabilidad, el voltaje limitado, la baja eficiencia y la débil estabilidad estructural, lo que ha dificultado su adopción generalizada.
Recientemente, se logró un avance y el equipo creó una batería pequeña de alta capacidad del tamaño de un sello postal, capaz de realizar más de 6000 ciclos de carga y descarga mientras retiene hasta el 80% de su capacidad. Esta batería puede cargarse completamente en solo 10 minutos, superando el rendimiento promedio de un teléfono inteligente que normalmente dura alrededor de 300 a 500 ciclos.
El estudio no especifica si y cuándo estas baterías estarán disponibles, pero la tecnología ha sido licenciada por Adden Energy, una spin-off de la Universidad de Harvard, co-fundada por el profesor Xin Li, profesor de ciencia de materiales en SEAS, y tres graduados de Harvard.
La tecnología de las baterías de iones de litio está llegando a su fin. Las baterías de estado sólido no son una tecnología nueva y han estado en desarrollo desde el siglo XIX. Incluso las últimas versiones representan una amenaza, ya que pueden cortocircuitarse o encenderse fácilmente debido a la formación de dendritas en la superficie del ánodo. Las dendritas pueden crecer como raíces, alcanzando eventualmente la barrera que separa el ánodo del cátodo, causando daños.
La formación de dendritas ocurre durante la carga, cuando los iones de litio migran del cátodo al ánodo, adhiriéndose a su superficie a través de un proceso llamado plating. Este plating actúa como el sarro en los dientes, creando una superficie desigual que incluso puede dañar la batería. Durante la descarga, este plating debe ser removido, lo que causa la formación de agujeros y brechas, aumentando el riesgo de plating y daños.
Previo a esto, el equipo propuso una solución: diseñar una batería multicapa donde se colocan diferentes materiales entre el ánodo y el cátodo. Sin embargo, este enfoque solo ralentiza y limita la acumulación de dendritas de litio, evitando que penetren.
Nuevas investigaciones sugieren una manera más efectiva de resolver este problema utilizando partículas de silicio a microescala. El profesor Li dijo: «En nuestro proyecto, el litio metálico envuelve la partícula de silicio como una cáscara dura de chocolate alrededor de un núcleo de trufa».
Si bien este método ha demostrado ser efectivo, el equipo de investigación también está explorando el uso de otros materiales, como la plata, que potencialmente pueden ofrecer un rendimiento similar y ser más fáciles o más baratos de producir en masa.
El equipo ha logrado escalar con éxito la tecnología para crear una batería del tamaño de un teléfono inteligente que aún se encuentra en desarrollo, pero que podría llevar a avances increíbles en electrónica portátil.
Sueños eléctricos. Los avances logrados por el equipo de investigación de Harvard en el campo de las baterías de estado sólido abren enormes posibilidades para el futuro del almacenamiento de energía. Los avances que abordan dificultades de larga data con estas baterías pueden dar lugar a una era de sistemas de energía más duraderos y eficientes que transformarán por completo nuestros teléfonos, computadoras e incluso el transporte, haciendo que la energía sea más segura, más eficiente y más sostenible.
Preguntas frecuentes (FAQ):
1. ¿Cuál es la importancia de las baterías de estado sólido?
– Las baterías de estado sólido son un nuevo tipo de batería que utiliza electrodos sólidos y un electrolito. Ofrecen beneficios potenciales en comparación con las baterías de iones de litio o polímero convencionales, como un menor riesgo de incendio, mayor capacidad y carga más rápida.
2. ¿Cuáles son los desafíos asociados con las baterías de estado sólido?
– Las baterías de estado sólido enfrentan varios desafíos, como la inflamabilidad, el voltaje limitado, la baja eficiencia y la débil estabilidad estructural. Estos factores han dificultado su adopción generalizada en el pasado.
3. ¿Cuáles son los últimos avances en las baterías de estado sólido?
– El equipo de investigación de la Universidad de Harvard ha creado una batería pequeña de alta capacidad capaz de realizar más de 6000 ciclos de carga y descarga mientras retiene hasta el 80% de su capacidad. Esta batería puede cargarse completamente en solo 10 minutos, superando el rendimiento promedio de un teléfono inteligente.
4. ¿Estarán disponibles pronto las baterías de estado sólido?
– El artículo no proporciona una fecha específica para la disponibilidad comercial de estas baterías, pero la tecnología ha sido licenciada por Adden Energy, una spin-off de la Universidad de Harvard.
5. ¿Qué son las dendritas y cómo afectan el rendimiento de la batería?
– Las dendritas son estructuras que se forman en la superficie del ánodo durante la carga de la batería. Pueden crecer y alcanzar la barrera que separa el ánodo del cátodo, causando daños y reduciendo la eficiencia de la batería.
6. ¿Cómo están tratando los científicos de resolver el problema de las dendritas?
– Los científicos han propuesto varias soluciones, como las baterías multicapa, para prevenir la acumulación de dendritas. Sin embargo, ahora están explorando el uso de partículas de silicio que envuelven el litio metálico para evitar la formación de dendritas.
7. ¿Qué otros materiales se pueden utilizar en las baterías de estado sólido?
– Los investigadores también están investigando el uso de otros materiales, como la plata, que potencialmente ofrecen un rendimiento similar y pueden ser más fáciles de producir en masa.
8. ¿Cuáles son las perspectivas para las baterías de estado sólido?
– Los avances en el campo de las baterías de estado sólido abren enormes posibilidades para el futuro del almacenamiento de energía. Pueden dar lugar a sistemas de energía más duraderos y eficientes que transformarán nuestros teléfonos, computadoras y transporte, haciendo que la energía sea más segura, más eficiente y más sostenible.
Enlaces relacionados sugeridos:
– Adden Energy (licenciado por Adden Energy, una spin-off de la Universidad de Harvard)
– SEAS (página principal de Harvard University)
– Harvard University
The source of the article is from the blog mivalle.net.ar
