Un enfoque prometedor implica el uso de electrolitos en estado sólido en lugar de electrolitos líquidos. Los electrolitos de estado sólido no son inflamables y pueden funcionar a temperaturas más altas, lo que potencialmente aumenta la seguridad y la vida útil de las baterías. Además, los electrolitos de estado sólido pueden permitir el uso de ánodos de metal de litio, que tienen una mayor densidad de energía que los ánodos de grafito tradicionales.
Desafíos de la investigación:
- Desarrollo de electrolitos de estado sólido con alta conductividad iónica.
- Garantizar un buen contacto entre el electrolito de estado sólido y los electrodos.
- Abordar problemas relacionados con la degradación y la vida útil de la batería.
Beneficios potenciales:
- Mayor densidad de energía y mayor seguridad en comparación con las baterías de iones de litio actuales
- Vida útil más larga y rango de temperatura de funcionamiento más amplio
- Reducción del riesgo de fuga térmica e incendios.
Cronología:
- Se están realizando esfuerzos de investigación y desarrollo, y algunas baterías de litio-metal de estado sólido ya han alcanzado la etapa de producción piloto.
- Se espera la comercialización a mediados o finales de la década de 2020.
Baterías de Litio-Azufre
Las baterías de litio-azufre ofrecen el potencial de una densidad de energía aún mayor que las baterías de iones de litio, debido a la alta capacidad teórica específica del azufre (1675 mAh/g). El azufre también es abundante y de bajo costo, lo que lo convierte en un material catódico atractivo.
Desafíos:
- El azufre sufre reacciones electroquímicas complejas durante la carga/descarga, lo que provoca una disminución de la capacidad y una reducción del ciclo de vida.
- La disolución de intermedios de polisulfuro puede causar problemas con la estabilidad y el rendimiento de la batería.
- La mala conductividad eléctrica del azufre requiere el uso de aditivos conductores.
Beneficios potenciales:
- Densidad de energía significativamente mayor que las baterías de iones de litio actuales.
- Menor coste debido al uso de azufre como material catódico.
- Potencial para una vida útil más larga y una mayor seguridad
Cronología:
- Se están realizando esfuerzos de investigación y desarrollo, y algunas baterías de litio-azufre muestran un rendimiento prometedor en pruebas de laboratorio.
- La comercialización puede tardar varios años más, ya que es necesario superar los desafíos relacionados con la estabilidad y la vida útil.
Baterías Litio-Aire
Las baterías de litio-aire tienen el potencial de alcanzar densidades de energía extremadamente altas, ya que utilizan oxígeno del aire como material catódico. Esto podría permitir reducciones significativas de peso y volumen en comparación con las baterías tradicionales de iones de litio.
Desafíos de la investigación:
- Las baterías de litio-aire son muy sensibles a la humedad y las impurezas del aire, lo que genera problemas de estabilidad y seguridad.
- El proceso de carga implica la formación de dendritas de litio, que pueden provocar cortocircuitos y fallos de la batería.
- Es necesario mejorar el ciclo de vida y la reversibilidad de la reacción de reducción de oxígeno.
Beneficios potenciales:
- Densidad de energía sin precedentes, que potencialmente revolucionará la autonomía de los vehículos eléctricos y las capacidades de los dispositivos portátiles.
- Uso de oxígeno abundante y libremente disponible del aire como material catódico.
Cronología:
- Las baterías de litio-aire se encuentran todavía en las primeras etapas de investigación y desarrollo. Es necesario abordar desafíos importantes antes de que puedan considerarse para aplicaciones comerciales.
