Los ingenieros de la Universidad de Maryland han desarrollado un medio para superar los obstáculos en el desarrollo de baterías de estado sólido, principalmente alta resistencia y baja capacidad. Dr. Eric Wachsman, Director del Maryland Energy Innovation Institute y William L. Crentz Centennial Chair in Energy Research, y su grupo han roto estas barreras mediante la fabricación de una arquitectura de electrolitos sólidos microestructurada única basada en un conductor de litio cerámico Li7La3Zr2O12 (LLZ) dopado. El artículo que describe esta técnica se publicó recientemente en Materiales hoy .

Dr. Eric Wachsman, el investigador principal, señalado, "Ha habido un gran interés en las baterías de estado sólido debido a su seguridad inherente y al potencial de cambio de juego en el aumento de la densidad de energía mediante el uso de ánodos de metal Li. Sin embargo, hasta este trabajo, las densidades de corriente del ciclo de Li eran demasiado bajas para lograr tasas de carga y descarga comercialmente viables. Ahora que esto se ha logrado, el potencial de las baterías de estado sólido finalmente se puede realizar ".

Las estructuras de tres capas se produjeron a bajo costo, proceso de emisión de cinta fácilmente escalable. Sin espacios entre granos, la capa densa está libre de defectos estructurales, bloqueando el crecimiento de litio dendrítico que podría cortocircuitar la celda y aumentando la resistencia mecánica. La estructura de tres capas LLZ poroso-denso-poroso tiene múltiples funciones, resultando en una baja resistencia, estructura mecánicamente fuerte capaz de ciclos de litio de alta velocidad.

Dr. Greg Hitz, CTO de sistemas de almacenamiento de iones, una empresa de puesta en marcha de baterías de UMD, también declaró, "La amplia experiencia de nuestro grupo como electroquímicos y ceramistas llevó al diseño de tres capas que creemos que es la configuración ideal para las baterías de estado sólido de próxima generación. La demostración del ciclo de litio de alta velocidad en la estructura de cerámica de tres capas fue la realización de nuestra visión de varios años y representa una plataforma para litio-azufre, cátodos de óxido en capas, espinelas de alto voltaje, u otras químicas futuras de la batería ".

La técnica ya ha superado el objetivo de densidad de corriente de carga rápida de DOE con una gran capacidad de área por ciclo, que nunca antes se había demostrado para el ciclo del litio en electrolitos sólidos. El trabajo futuro se centrará en aumentar la capacidad acumulativa de recubrimiento y la fracción de litio pasada por ciclo para lograr aún más estos objetivos. Estos resultados ofrecen un medio comercialmente viable de producir incombustible, Baterías de litio con alta energía específica y alta densidad específica.