Al diseñar un electrolito sólido que sea rígido por un lado y blando por el otro, Los investigadores han fabricado una batería de metal de litio que suprime por completo la formación de dendrita, un riesgo de seguridad importante que puede provocar incendios y acortar la vida útil de la batería. Este diseño también supera una compensación que suele estar presente en estas baterías, eliminando simultáneamente el crecimiento de dendritas y reduciendo la resistencia en la interfaz electrodo / electrolito. Los métodos típicos no pueden lograr ambos objetivos al mismo tiempo.

Los investigadores, de los Profs. Los grupos de Yu-Guo Guo y Li-Jun Wan de la Academia de Ciencias de China y la Academia de Ciencias de la Universidad de China, han publicado un artículo sobre el nuevo electrolito en un número reciente de la Revista de la Sociedad Química Estadounidense .

"Hemos propuesto un electrolito sólido asimétrico, que puede cumplir simultáneamente los requisitos de un ánodo de litio sin dendrita y una resistencia de interfaz baja en baterías sólidas, "Guo dijo Phys.org .

Como explican los investigadores, la compensación en las baterías de litio se produce porque el ánodo de litio y el cátodo tienen requisitos que son inherentemente contradictorios. Mientras que el ánodo requiere un electrolito rígido para bloquear el crecimiento de dendrita, es difícil para un electrolito rígido mantener suficiente contacto con el cátodo sólido, que crea una interfaz cátodo / electrolito altamente resistiva.

Para abordar este problema, los investigadores diseñaron un electrolito sólido asimétrico, en el que cada lado tiene un tipo de superficie diferente. El lado que mira hacia el ánodo es un material cerámico rígido que presiona contra el ánodo de litio para desalentar el crecimiento de dendritas. Por otra parte, el lado que mira al cátodo está hecho de un polímero blando, lo que permite una fuerte conexión interfacial con el cátodo. Todo el electrolito también es muy delgado, en poco menos de 36 micrómetros.

En pruebas, los investigadores compararon las baterías con el nuevo electrolito con las de un electrolito convencional. Después de 1750 horas de ciclismo, encontraron que las baterías con el electrolito convencional exhibían morfologías ásperas indicativas de formación de dendrita, mientras que aquellos con el nuevo electrolito no mostraron cambios morfológicos incluso después de 3200 horas de ciclismo, lo que indica que el crecimiento de dendrita se eliminó eficazmente.

Avanzando, los investigadores esperan que las baterías de litio sin dendrita conduzcan a sistemas de almacenamiento de energía que combinen las altas densidades de energía y potencia de las baterías de litio con una seguridad mejorada y una vida útil más prolongada debido a la eliminación del crecimiento de las dendritas.

"Planeamos diseñar celdas de bolsa con este electrolito sólido asimétrico para lograr una alta densidad de energía en baterías sólidas, "Dijo Guo.

© 2018 Phys.org