Un grupo de científicos chinos ha desarrollado un nuevo electrolito sólido de sulfuro para las baterías de estado sólido, lo que permitirá reducir significativamente su costo de comercialización en comparación con sus análogos, informó este lunes South China Morning Post.
Las baterías son dispositivos que tienen la capacidad de almacenar energía, la cual posteriormente se descargará para llevar a cabo una reacción electroquímica que terminará por producir electricidad. Generalmente, una batería está compuesta de dos electrodos —ánodo y cátodo— que están sumergidos en una sustancia química denominada electrólito.
En el caso de las baterías de iones de litio, el electrolito que promoverá la conductividad entre sus electrodos está compuesto de una mezcla de un disolvente con una sal de litio. Sin embargo, el reemplazo de los electrolitos líquidos de las baterías de litio convencionales por unos de estado sólido podría optimizar los tiempos de recarga de estos dispositivos, así como brindar un mejor rendimiento y seguridad.
Una tecnología que es prohibitiva por su costo
Existen tres tipos de electrolitos de estado sólido: óxido, haluros y sulfuro, siendo este último el candidato más prometedor para ser empleado en las baterías de estado sólido por su excelente rendimiento. En la última década, Toyota y Samsung han sido las principales empresas que han investigado y desarrollado un electrolito de estado sólido adecuado.
No obstante, el costo de producción de los electrolitos sólidos de sulfuro regularmente excede los 195 dólares por kilogramo, una cifra superior a los 50 dólares por kilogramo para que este acumulador sea viable para comercializarse.
Ma Cheng, investigador de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China, explicó que el elevado costo de producción de los electrolitos se debe a que se requiere una gran cantidad de sulfuro de litio, que cuesta alrededor de 650 dólares el kilo. «Investigadores de varios países han tratado de reducir el costo del sulfuro de litio mediante diversos métodos, pero la exploración a largo plazo muestra que lograr este objetivo es bastante difícil», indicó.
Desarrollando un nuevo electrolito
En un estudio recientemente publicado en la revista Angewandte Chemie se reportó sobre la creación de un nuevo electrolito sólido de oxisulfuro de fósforo y litio, denominado ‘LPSO’, en un intento de no utilizar sulfuro de litio como materia prima para su desarrollo. De acuerdo con los autores del estudio, el electrolito está sintetizado a partir de hidróxido de litio hidratado y sulfuro de fósforo. El precio de estos dos materiales es de solo 14,42 dólares por kg, un 8 % menos que el costo de la materia prima de otros electrolitos sólidos de sulfuro.
Además de su bajo costo, los investigadores chinos aseguran que el LPSO presenta otras ventajas únicas sobre sus análogos, incluida una compatibilidad anódica aceptable, la cual determina la estabilidad del rendimiento. Por otro lado, este electrolito puede combinarse con ánodos de alta densidad como el litio metálico y el silicio, dando como resultado una batería que mantiene más de 4.200 hora de ciclo estable a temperatura ambiente.
«Nuestro trabajo muestra que el problema del costo de los electrolitos sólidos de sulfuro no es irresoluble», señaló Ma, agregando que «aún se espera que el oxisulfuro de fósforo y litio logre mayores mejoras en el rendimiento» y siguen «trabajando duro para lograrlo».
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