El ORNL aborda un "reto clave" en la producción de baterías de estado sólido
Científicos del Laboratorio Nacional de Oak Ridge afirman haber desarrollado un método escalable y de bajo coste para mejorar la unión de los materiales en las pilas de estado sólido. El proceso implica un impulso electroquímico para superar un "reto clave" de la producción de baterías de estado sólido a escala.
Los expertos en baterías conocen este problema como impedancia de contacto, un término que describe la dificultad de conseguir que los materiales de las baterías de estado sólido se unan correctamente y permanezcan estables durante ciclos repetidos de carga y descarga. Los enfoques se han centrado principalmente en aplicar altas presiones; sin embargo, esto puede provocar cortocircuitos y habría que volver a aplicarlas periódicamente para prolongar la vida útil de la batería, lo que implica una costosa aplicación posventa.
Aquí es donde entra la investigación del ORNL. Los investigadores sustituyeron la presión por un impulso electroquímico. Éste elimina los huecos que se forman al unir capas de material de ánodo de metal de litio con un material de electrolito sólido (en este caso, el electrolito cerámico tipo granate LALZO). Los investigadores descubrieron que la aplicación de pulsos cortos de alto voltaje provocó un aumento del contacto en la interfaz de los materiales sin que se produjeran efectos perjudiciales.
Es más, el equipo cree que el enfoque podría ampliarse para permitir que la batería de estado sólido pueda extraerse y renovarse, devolviéndole casi la capacidad original tras un uso prolongado.
"Este método permitirá una arquitectura totalmente de estado sólido sin aplicar una fuerza extrínseca que pueda dañar la célula y no sea práctica de aplicar durante el uso de la batería", dijo Ilias Belharouak, co-líder del proyecto y jefe de la Sección de Electrificación del ORNL. "En el proceso que hemos desarrollado, la batería se puede fabricar de forma normal y luego se puede aplicar un impulso para rejuvenecer y refrescar la interfaz si la batería se fatiga".
La idea del método surgió de un trabajo anterior en el que los investigadores de baterías del ORNL utilizaron pulsos electroquímicos para curar las dendritas dañinas que pueden formarse en los electrolitos sólidos.
La investigación está en curso, incluyendo experimentos con materiales electrolíticos más avanzados, según el comunicado. El equipo multidisciplinar de almacenamiento de energía del ORNL también está trabajando para ampliar su proceso a un sistema de baterías de estado sólido a escala de trabajo.
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