Los investigadores de Skoltech y sus colegas han demostrado que LATP, un electrolito sólido considerado para su uso en el almacenamiento de energía de próxima generación, es muy sensible al agua, lo que tiene implicaciones directas para el rendimiento potencial y la vida útil de la batería. El artículo fue publicado en la revista Química de Materiales .

Aunque las fuentes de energía renovable atraen mucho interés en todo el mundo debido a las tecnologías ecológicas y la alta eficiencia de conversión, su integración sigue siendo un desafío, ya que las energías renovables son inherentemente cíclicas e inconsistentes. Como la noche sigue al día y la calma sigue al viento, el modo inactivo sigue a la generación de energía. Una fuente de alimentación tan impredecible e intermitente no puede satisfacer las expectativas del consumidor, pero hay una solución que puede superar este obstáculo:las redes de almacenamiento de energía. Se espera que estos sistemas recolecten energía generada espontáneamente y la distribuyan a demanda. proporcionando una entrega de energía estable y flexible.

Entre la amplia gama de sistemas de almacenamiento de energía, Las baterías de flujo redox parecen ser las más apropiadas debido a su fácil escalabilidad, operación, y potencia de salida controlable. Una batería de flujo redox es, en cierto sentido, una batería convencional al revés:los electrodos son líquidos (anolito y catolito) mientras que el electrolito conductor de iones es una membrana sólida. Las propiedades de esta membrana determinan el rendimiento final y la vida útil de la batería. por lo que los científicos están considerando varios materiales, tanto inorgánicos como poliméricos, que sería adecuado para este propósito.

Uno de estos compuestos es Li _1.3 Alabama _0,3 Ti _1,7 (CORREOS ₄ ) ₃ , o LATP. Es un material conductor de litio bien conocido que pertenece a la familia NASICON (que lleva el nombre de los primeros representantes conductores de sodio bien descritos:Na Super Ionic CONductor). Esta familia está definida por una estructura cristalina similar que determina su alta conductividad iónica.

La conductividad y las características estructurales de LATP se describen con bastante detalle, sin embargo, su estabilidad en factores ambientales ordinarios como el aire y el agua sigue siendo poco conocida. Así que Mariam Pogosova del Centro Skoltech de Ciencia y Tecnología de la Energía y sus colegas decidieron averiguar si el agua pura influye en las propiedades de LATP.

"LATP despertó nuestra curiosidad científica. Un conocido director superiónico, LATP tiene un alto potencial para futuras mejoras químicas y tecnológicas. Conocíamos sus limitaciones tales como malas propiedades mecánicas (fragilidad) e inestabilidad hacia el litio metálico. Sin embargo, estas limitaciones fueron bastante aceptables, ya que planeamos compensarlas mediante la creación de material compuesto. Entonces comenzamos nuestros experimentos, "Explica Pogosova.

Estudios anteriores del grupo mostraron que las cerámicas LATP perdían conductividad de manera bastante drástica cuando se almacenaban durante varios días tanto en aire ambiente como en argón. Los investigadores plantearon la hipótesis de que la humedad podría desempeñar un papel clave en esta degradación y se propusieron explorar la exposición al agua de LATP.

Primero, los científicos sintetizaron LATP a través de la reacción de estado sólido de dos etapas original. Luego pusieron sus muestras en agua desionizada durante diferentes períodos de tiempo hasta 12 horas y realizaron la electroquímica posterior, estructural, análisis químicos y morfológicos apoyados en modelos teóricos.

Los experimentos mostraron que las cerámicas LATP se degradan significativamente en contacto con el agua, perdiendo hasta un 64% de la conductividad iónica total después de aproximadamente dos horas de exposición. Los científicos también observaron otra evidencia de degradación:microfisuras, distorsión de la forma del grano, formación de nanopartículas, cambios en la composición química, contracción de la celda unitaria, poliedros intraestructurales y cambios de deformación. Todo esto les llevó a concluir que las cerámicas LATP son muy sensibles al agua y probablemente no sean adecuadas para su uso en baterías de flujo redox acuosas.

"Evidentemente, el impacto del agua es una preocupación para los LATP puros y su idoneidad para los sistemas de flujo redox, especialmente los acuosos. Quiero enfatizar que el sistema de agua desionizada / LATP analizado en este estudio no representa las condiciones reales de la batería de flujo redox, ya que las soluciones de anolito / catolito son más complejas. Por lo tanto, en este punto, No trataría de predecir el futuro de LATP. Sin embargo, Creo que el conocimiento fundamental obtenido ya es valioso y aplicable:cualquier tipo de agua es ahora claramente una razón para estar alerta. Por ejemplo, ahora, podemos preservar el rendimiento inicial de las cerámicas LATP mediante un simple tratamiento de secado y vacío, "Dice Mariam Pogosova.

Ella también señala que, asombrosamente, su investigación es el primer estudio completo y versátil del impacto del agua en LATP. "Por lo tanto, estamos planeando más estudios para refinar el comportamiento de LATP en otros medios para revelar si funcionará bien en condiciones de flujo redox". "Dice Pogosova.