Un gran avance en electrolitos de estado sólido de bajo costo:
Se informa que el profesor Ma Cheng de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China ha desarrollado un nuevo tipo de electrolito de estado sólido. Su rendimiento general es similar al de los electrolitos de estado sólido de sulfuro y cloruro más avanzados, pero cuesta menos del 4% de estos últimos. Es adecuado para aplicaciones industriales. Las baterías de litio de estado sólido pueden superar los graves defectos de seguridad de las baterías comerciales de iones de litio y mejorar aún más la densidad de energía, lo que las convierte en una tecnología disruptiva para las industrias de vehículos de nueva energía y almacenamiento de energía. Sin embargo, debido a la dificultad de equilibrar el rendimiento y el costo en el material central de las baterías de litio de estado sólido, los electrolitos de estado sólido, la industrialización aún enfrenta obstáculos significativos.
Desafíos en el desarrollo de baterías de litio de estado sólido:
Para cumplir con los requisitos de las aplicaciones prácticas, los electrolitos de estado sólido para baterías de litio de estado sólido deben cumplir simultáneamente al menos tres condiciones: alta conductividad iónica (más de 1 mS/cm a temperatura ambiente), buena deformabilidad (lograr más del 90% de densidad a 250 a 350 MPa) y un costo lo suficientemente bajo (menos de $ 50 por kilogramo). Sin embargo, los electrolitos de estado sólido de óxido, sulfuro y cloruro, ampliamente investigados, actualmente no pueden cumplir simultáneamente estas condiciones.
Enfoque innovador: oxicloruro de litio y circonio como electrolito de estado sólido:
En esta investigación, el equipo del profesor Ma Cheng se alejó de los materiales de óxido, sulfuro y cloruro mencionados anteriormente y se centró en los oxicloruros. Diseñaron y sintetizaron un nuevo electrolito de estado sólido llamado oxicloruro de litio y circonio. Este material ofrece una importante ventaja de costes. Si se sintetiza a partir de hidróxido de litio, cloruro de litio y cloruro de circonio, su costo de materia prima es de solo $ 11.6 por kilogramo, cumpliendo con el requisito mencionado anteriormente de $ 50 por kilogramo. Cuando se sintetiza a partir de oxicloruro de litio y circonio, cloruro de litio y cloruro de circonio, el costo del oxicloruro de litio y circonio puede reducirse aún más a aproximadamente $ 7 por kilogramo, significativamente más bajo que el electrolito de estado sólido de cloruro de litio y circonio actualmente competitivo en costos a $ 10.78 por kilogramo, y menos del 4% de los electrolitos de estado sólido de sulfuro, a base de tierras raras y cloruro a base de indio.
Rentabilidad y rendimiento superior del oxicloruro de litio y circonio:
Si bien ofrece una ventaja de costos significativa, el oxicloruro de litio y circonio demuestra un rendimiento integral que está a la par con los electrolitos de estado sólido de sulfuro y cloruro más avanzados. Cuenta con una conductividad iónica de 2,42 milisiemens por centímetro a temperatura ambiente, superando el requisito de 1 milisiemens por centímetro para aplicaciones prácticas y clasificándose entre los de mejor rendimiento en todos los electrolitos de estado sólido reportados. Además, su excelente deformabilidad permite que el material alcance una densidad del 94,2% bajo una presión de 300 megapascales, satisfaciendo las demandas de la aplicación de manera efectiva y superando a los electrolitos de estado sólido de sulfuro y cloruro conocidos por su deformabilidad (que alcanzan menos del 90% de densidad bajo presión equivalente).
Rendimiento prometedor del oxicloruro de litio y circonio en baterías de litio de estado sólido:
Los resultados experimentales han demostrado que la batería de litio de estado sólido compuesta de oxicloruro de circonio de litio y cátodos ternarios con alto contenido de níquel exhibe un excelente rendimiento. En condiciones de carga rápida de 12 minutos, la batería mantuvo con éxito un ciclo estable durante más de 2000 ciclos a temperatura ambiente.
La importancia del oxicloruro de litio y circonio para la industrialización de baterías de litio de estado sólido:
Los investigadores enfatizan que el oxicloruro de litio y circonio, con su bajo costo y rendimiento comparable a los electrolitos de estado sólido de sulfuro y cloruro más avanzados, tiene una importancia significativa para la industrialización de las baterías de litio de estado sólido.
