Superó a las baterías de iones de litio tradicionales. ¿El secreto? Un nuevo cátodo basado en partículas de azufre puro y sulfuro de molibdeno. Las baterías de litio-azufre deben alcanzar los 400 Wh/kg y 700 Wh/L. Gracias a su buena densidad energética y su bajo peso, las baterías de litio-azufre son uno de los sustitutos más prometedores de las baterías de iones de litio.
Un equipo de investigadores internacionales está decidido a hacer realidad la promesa en el menor tiempo posible. ¿Cómo? Con un nuevo cátodo híbrido que puede dar a estos dispositivos densidades de energía récord.
Hoy en día, los que trabajan con estos sistemas tienen que enfrentarse a un compromiso. Los electrodos positivos de estas baterías se fabrican generalmente de dos maneras: una determina una alta densidad volumétrica de energía y la otra una alta densidad gravimétrica. En otras palabras, el dispositivo final puede ser ligero pero grande o pequeño pero pesado.
Sin embargo, para poder llevar las baterías de litio-azufre al mercado de los recargables es necesario que no tenga que elegir. Y este es el problema al que se enfrenta el nuevo estudio, en el que participan investigadores del MIT, el Instituto Tecnológico Avanzado Samsung, la Universidad de Tongji, la Academia China de Ciencias y el Laboratorio de Materiales Songshan Lake.
Los investigadores han desarrollado un cátodo híbrido que tiene una ventaja en ambos campos. El electrodo ha sido fabricado con una combinación de partículas de azufre puro y un tipo de sulfuro de molibdeno llamado fase Chevrel. El resultado final es un material altamente conductor que requiere sólo 10 % de carbono, comparado con el 20 o 30 % que se necesita en otros cátodos de azufre.
El efecto del nuevo material es sustancial, explican los científicos. Las baterías de iones de litio comerciales pueden tener una densidad energética de unos 250 Wh por kilogramo y 700 Wh por litro, mientras que la tecnología actual de azufre-litio supera los 400 Wh/kg pero sólo alcanza los 440 Wh/L. La nueva versión, que aún no ha sido sometida al proceso de optimización, ofrece ahora 360 Wh/kg y 581 Wh/L. El equipo está convencido de que con algunas mejoras sus baterías de litio-azufre deberían alcanzar una densidad energética de 400 Wh/kg y 700 Wh/L.
Obviamente aún quedan algunos problemas técnicos por resolver, en primer lugar la vida útil, pero los investigadores están convencidos de que mejorando el diseño también se puede resolver este último problema.
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