Las baterías de iones de litio asumirán un papel dominante en los vehículos eléctricos y otras aplicaciones en un futuro próximo, pero los materiales de la batería, actualmente en uso, se quedan cortos en términos de seguridad y rendimiento y están frenando la próxima generación de baterías de alto rendimiento.

En particular, El desarrollo del electrolito plantea un desafío clave para las baterías de mayor potencia adecuadas para aplicaciones de almacenamiento de energía y vehículos.

En la Facultad de Química de la Universidad de Monash, Los científicos bajo el liderazgo del profesor Doug MacFarlane y el Dr. Mega Kar que trabajan con la empresa local Calix Ltd han encontrado soluciones alternativas a este desafío con nueva química.

"La sal de litio que se utiliza actualmente en las baterías de iones de litio es el hexafluorofosfato de litio, que presenta un riesgo de incendio y seguridad, así como toxicidad, "dijo el profesor MacFarlane.

"En dispositivos portátiles más pequeños, este riesgo puede mitigarse parcialmente. Sin embargo, en una batería grande, tales como vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía a escala de red al aire libre, el peligro potencial se intensifica mucho. Las baterías de mayor voltaje y potencia también están en la mesa de dibujo, pero no pueden usar la sal de hexafluorofosfato. "

En una investigación publicada en Materiales energéticos avanzados , los químicos describen una nueva sal de litio que podría superar los desafíos del diseño de electrolitos y reemplazar la sal de hexafluorofosfato.

"Nuestro objetivo ha sido desarrollar sales de fluoroborato seguras, que no se ven afectados aunque los expongamos al aire, "dijo el autor principal del estudio, el Dr. Binayak Roy, también de la Escuela de Química de la Universidad de Monash.

"El principal desafío con la nueva sal de fluoroborato fue sintetizarla con una pureza de grado de batería, lo que hemos podido hacer mediante un proceso de recristalización, " él dijo.

"Cuando se coloca en una batería de litio con cátodos de óxido de manganeso y litio, la celda se cicló durante más de 1000 ciclos, incluso después de la exposición atmosférica, una hazaña inimaginable en comparación con la sal de hexafluorofosfato hipersensible ".

Según el Dr. Roy, cuando se combina con un nuevo material de cátodo en una batería de litio de alto voltaje, este electrolito superó con creces a la sal convencional. Es más, se encontró que la sal era muy estable en colectores de corriente de aluminio a voltajes más altos, según sea necesario para las baterías de próxima generación.

La investigación es el resultado de un esfuerzo de colaboración dentro del Centro de Capacitación para Tecnologías Futuras de Almacenamiento de Energía del Consejo de Investigación Australiano (ARC) (www.storenergy.com.au).

StorEnergy es un Centro de Capacitación en Transformación de la Industria financiado con fondos federales que tiene como objetivo capacitar y capacitar a la próxima generación de trabajadores dentro de la industria energética de Australia y promover la colaboración entre la industria y la universidad.

La directora de StorEnergy, la profesora Maria Forsyth de la Universidad de Deakin, dijo:"Este es un ejemplo maravilloso de cómo las colaboraciones entre la industria y la universidad apoyadas a través de fondos de investigación del gobierno pueden respaldar el liderazgo de Australia en tecnologías de baterías seguras de próxima generación".

La investigación se realizó en colaboración con Calix Ltd., una empresa con sede en Victoria / NSW que produce materiales de batería de alta calidad a base de manganeso a partir de minerales de origen australiano. La investigación ayudará a Calix a lograr su objetivo de fabricación a gran escala de baterías de iones de litio con sede en Australia. con el objetivo de implementar sistemas de almacenamiento de energía a escala de red en Australia.

Dr. Matt Boot-Handford, El director general de I + D de Calix dijo:"Calix está desarrollando una tecnología de plataforma para producir productos de alto rendimiento, materiales de batería de costo competitivo en Australia. Estamos trabajando en estrecha colaboración con nuestros socios de investigación en Monash y Deakin a través de StorEnergy para respaldar el desarrollo de sistemas de electrolitos que sean compatibles con los materiales de electrodos de Calix. El rendimiento electroquímico y la estabilidad superiores demostrados por el nuevo sistema de electrolitos del equipo de Monash combinado con el material de electrodo de óxido de manganeso y litio de Calix es un hito importante y emocionante que nos acerca un paso más a hacer de las baterías con materiales de electrodo de próxima generación Calix una realidad comercial.

"En un futuro próximo, esperamos convertir estos nuevos aniones en térmicamente estables, sales líquidas no inflamables, haciéndolos beneficiosos para las baterías que funcionan a altas temperaturas, "dijo el Dr. Kar.

"Con las condiciones climáticas actuales, El diseño de estas tecnologías de baterías con seguridad y estabilidad será importante para implementar una solución energética sostenible a escala de red en Australia ".