Fraunhofer IWM: Gran avance en el desarrollo de baterías de iones de litio
El científico Daniel Mutter, del Fraunhofer IWM, ha investigado la composición química ideal de los electrolitos cerámicos sólidos para que funcionen bien en las baterías de iones de litio. La esperanza: mayores densidades de potencia y energía.
La clase de cerámicas NZP promete una alta conductividad iónica, explica el Instituto Fraunhofer de Mecánica de Materiales de Friburgo IWM en un comunicado de prensa. El nombre procede de los elementos químicos sodio, circonio y fósforo contenidos en proporciones variables en estas cerámicas.
El reto: En general, la conductividad iónica de los materiales cerámicos es inferior a la de los electrolitos líquidos. Según el IWM, el diseño estructural único de las cerámicas NZP permite la existencia de "caminos de migración" por los que los iones de litio pueden desplazarse fácilmente. Mediante simulaciones atomísticas, Mutter ha identificado varias combinaciones de elementos químicos para las cerámicas NZP que resultan especialmente prometedoras.
"Esta investigación informática nos permite hacer afirmaciones definitivas sobre las propiedades y la estabilidad de diversos compuestos químicos sin tener que sintetizarlos realmente en un laboratorio", explica el investigador. La síntesis real es cara y requiere recursos.
Las simulaciones se realizaron en el ordenador central del Centro de Supercomputación Steinbuch del Instituto de Tecnología de Karlsruhe. No sólo tuvieron en cuenta el potencial de cada una de las combinaciones de materiales, sino también si los elementos químicos utilizados eran a la vez no tóxicos y abundantes en la corteza terrestre.
Según Mutter, los electrolitos cerámicos, que ahora se componen de materiales "relativamente fáciles de degradar", podrían probarse en la práctica en un siguiente paso, "si nuestros materiales electrolíticos predichos aumentan significativamente la conductividad iónica como se esperaba y si las baterías que se componen de ellos consiguen una densidad de energía y potencia mucho mayor", afirma el físico.
Además de las predicciones en torno a los posibles compuestos electrolíticos, Mutter ha contribuido a "una mejor comprensión de los procesos atómicos en las cerámicas NZP", según escribe el IWM. Entre otras cosas, se trata de los procesos que favorecen o no la migración de iones de litio en determinadas combinaciones de materiales. Esto debería permitir afirmaciones más sólidas sobre la conductividad iónica de las cerámicas NZP.
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