Los investigadores han considerado durante mucho tiempo las baterías de metal de litio como el "santo grial" para el almacenamiento de energía. Tienen una alta densidad de energía:cuánta energía transporta una batería en relación con su peso. Esto significa que se pueden hacer más pequeños y livianos, mientras almacena la misma cantidad de energía que más grande, baterías más pesadas hechas de otros materiales, o pueden transportar más energía en una batería del mismo tamaño.

Empacar más energía en una batería del mismo tamaño significa que un vehículo eléctrico que usa baterías de metal de litio puede conducir más lejos con una sola carga. De hecho, Las baterías con un ánodo de metal de litio tienen el potencial de duplicar la densidad de energía de las baterías de vehículos eléctricos actuales. Pero, entre otras mejoras de rendimiento, primero deben hacerse más seguros de usar.

Un equipo de investigación del Pacific Northwest National Laboratory ha abordado la seguridad y los desafíos de rendimiento que plantean las baterías de metal de litio mediante el desarrollo de un nuevo electrolito. El electrolito de una batería es la solución química que permite el flujo eléctrico entre el ánodo y el cátodo. El nuevo electrolito se describe en el artículo "Baterías de metal de litio de alta eficiencia con electrolitos ignífugos, " publicado en Joule .

Encontrar la "solución" para prevenir incendios

El principal desafío de seguridad con las baterías de metal de litio implica picos o hebras, llamadas dendritas, de litio que crecen en el ánodo de la batería. Las dendritas pueden agotar la energía de la batería, Corta sus circuitos internos, e impactan las capacidades de recarga de la batería. En algunos casos, las dendritas se han quemado y se han incendiado espontáneamente.

Para reducir o eliminar estos desafíos de seguridad y rendimiento, el equipo reemplazó los componentes de un electrolito que contiene una sal altamente concentrada localizada (bis (fluorosulfonil) imida de litio) con un material inerte o químicamente inactivo retardante de llama, fosfato de trietilo / bis (2, 2, 2-trifluoroetil) éter.

La solución combinada forma grupos de sal altamente concentrados que recubren el ánodo con una capa de depósitos de litio, eliminando la formación de dendrita y extinguiendo los problemas de seguridad.

Un salado pero firme rendimiento

El revestimiento no daña el rendimiento del ánodo de metal de litio, que tiene una alta eficiencia (99,2 por ciento).

"El alto rendimiento seguro y estable de esta batería demuestra que estamos un paso más cerca del uso de baterías de metal de litio en aplicaciones prácticas para vehículos eléctricos, "dijo Ji-Guang (Jason) Zhang, un experto en baterías y miembro de laboratorio en PNNL. "Estos hallazgos también pueden ayudar al desarrollo de similares, electrolitos menos costosos para mejorar el rendimiento y la seguridad de otros tipos de baterías ".