Nuestras vidas hoy en día se rigen por la electrónica en todas las formas y formas. La electrónica, a su vez, se rige por sus baterías. Sin embargo, las baterías tradicionales de iones de litio (LIB), que se utilizan ampliamente en dispositivos electrónicos, están cayendo en desgracia porque los investigadores están comenzando a ver las baterías de metal de litio (LMB) como una alternativa superior debido a su densidad de energía notablemente alta que excede LIB en un orden de magnitud. La diferencia clave radica en la elección del material del ánodo: los LIB usan grafito, mientras que los LMB usan metal de litio.
Sin embargo, esa elección conlleva sus propios desafíos. Entre los más destacados se encuentra la formación de estructuras en forma de agujas en la superficie del ánodo de litio durante el ciclo, llamadas "dendritas", que tienden a perforar la barrera entre el ánodo y el cátodo, provocando cortocircuitos y, en consecuencia, problemas de seguridad. “La formación de dendritas de Li depende en gran medida de la naturaleza de la superficie de los ánodos de litio. Por lo tanto, una estrategia crucial para los LMB es construir una interfaz eficiente de electrolito sólido (SEI) en la superficie del litio”, explica el profesor Yong Min Lee del Instituto Daegu Gyeongbuk de Ciencia y Tecnología. Tecnología (DGIST), Corea, que se especializa en diseño de baterías.
En consecuencia, los investigadores han explorado una variedad de estrategias, desde ingeniería interfacial 2D hasta arquitectura de ánodo de litio 3D. En cada caso, la resolución de un problema simplemente ha dado paso a otro. Sin embargo, un nuevo enfoque basado en electrodos compuestos de polvo de metal de litio (LMP) promete destacar. El atractivo de LMP radica en su forma esférica, que da como resultado una mayor área de superficie y facilidad de ajuste del espesor, lo que permite electrodos más anchos y delgados. Sin embargo, todavía existen problemas con el uso de LMP, como el fallo morfológico causado por la naturaleza inherente de su superficie irregular.
Ahora, en un nuevo estudio publicado en Materiales energéticos avanzados, El Dr. Lee, junto con investigadores de Corea, adoptó un enfoque novedoso en el que plantaron previamente LiNO3 en el LMP durante el proceso de fabricación del electrodo, lo que les permitió fabricar electrodos de ~ 150 mm de ancho y 20 μm de espesor, que mostró una eficiencia culómbica del 96%.
La adición de LiNO3 a LMP logró dos cosas: indujo un SEI rico en N uniforme en la superficie de LMP y condujo a su estabilización sostenida durante ciclos prolongados como LiNO3 fue liberado de manera constante en el electrolito. De hecho, los LMB con LiNO3 LMP pre-plantado (LN-LMP) demostró un rendimiento de ciclo sobresaliente, con una retención de capacidad del 87% durante 450 ciclos, superando incluso a las células con LiNO3-electrolitos añadidos.
El profesor Lee está encantado con estos hallazgos y habla de sus ramificaciones prácticas. "Esperamos que la plantación previa de aditivos estabilizados con Li en el electrodo LMP sea un trampolín hacia la comercialización de baterías de Li-metal, Li-S y Li-aire a gran escala con alta energía específica y un ciclo de vida prolongado". él dice.
Con respecto a las baterías, parece litio no va a pasar de moda pronto.