Investigadores de Graz mejoran los conductores de iones de litio en estado sólido
Un equipo internacional de investigación de la Universidad Tecnológica de Graz presentó un nuevo electrolito sólido para baterías. Según un comunicado de la universidad, muestra uno de los procesos de migración de litio más rápidos jamás medidos en un conductor de iones de litio. Toyota también participó en el proyecto.
Junto con la TU Munich y la belga Université Catholique de Louvain, investigadores de la TU Graz presentaron en la revista especializada un prometedor conductor iónico cristalino con una "movilidad de iones de litio notablemente alta". Chem. El estudio se realizó en colaboración con Toyota Motor Europe. Con este material, los investigadores quieren combinar las ventajas de las baterías de estado sólido (incluida una mayor densidad energética y una mayor seguridad por la ausencia de componentes inflamables) con las propiedades de las baterías de electrolito líquido.
El nuevo conductor iónico consiste en tiofosfato de litio y titanio, abreviado LTPS. Según los investigadores, el material se caracteriza por su inusual estructura cristalina. Esto provoca una "frustración geométrica". La teoría de los investigadores de la universidad belga es que, dado que, a diferencia de otros conductores iónicos, en esta estructura cristalina no existen "moradas" energéticamente muy favorecidas para los iones, éstos están "insatisfechos" con su lugar actual. Según los cálculos, esta frustración conduce a una movilidad muy elevada del litio.
"Los iones de litio buscan los sitios adecuados de una forma bastante frenética, lo que significa que se mueven a través de la estructura cristalográfica del LTPS con extrema rapidez", afirma Martin Wilkening, del Instituto de Tecnología Química de Materiales de la Universidad Tecnológica de Graz y jefe del Laboratorio Christian Doppler para baterías de litio situado allí. "Esta elevada movilidad iónica es exactamente lo que buscamos para su uso en electrolitos de estado sólido para baterías de estado sólido".
Wilkening y sus colegas de Graz han podido demostrar ahora experimentalmente la movilidad calculada por sus colegas belgas. Los investigadores comprobaron que los procesos siguen activos incluso a temperaturas extremadamente bajas: incluso a 20 Kelvin, es decir, 253 grados centígrados bajo cero, los iones seguían siendo móviles. "Es notable que hayamos observado movilidad iónica incluso a temperaturas tan bajas en LTPS", afirma Wilkenung. "Esto es una prueba de lo fuerte que es la compulsión de los iones a moverse en el LTPS". Por supuesto, la temperatura de funcionamiento de una batería de combustible sólido, por ejemplo en un coche eléctrico, no sería tan baja.
A pesar del avance, el material aún no está listo para la producción en serie. La Universidad Belga Católica de Lovaina ha solicitado una patente por el descubrimiento del LTPS.
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