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Un estudio científico consigue aumentar la vida y capacidad de las baterías de litio-azufre

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Científicos del GIST de Gwangju (Corea), consiguen mejorar la longevidad, el rendimiento y la capacidad de almacenamiento de energía de las baterías de litio-azufre

Uno de los grandes problemas de las baterías de litio-azufre (Li-S) es su escasa vida útil, lo que contrasta con su ligereza y gran capacidad teórica de 5,4 veces la de una batería de iones de litio.

Teniendo en cuenta ésto último, científicos del Instituto de Ciencia y Tecnología de Gwangju (GIST), ubicado en Corea, han realizado un estudio que consigue mejorar la longevidad, el rendimiento y la capacidad de almacenamiento de energía de las baterías de litio-azufre.

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Dicha mejora, se ha puesto de manifiesto a raíz de descubrir la capacidad de un nuevo material catalizador, que permite aumentar la vida útil de las baterías. El profesor al encargado del estudio, Jaeyoung Lee, dijo:

“Mientras buscábamos un nuevo electrocatalizador para las baterías de litio-azufre, recordamos un estudio anterior que habíamos realizado con oxalato de cobalto en el que habíamos comprobado que los iones con carga negativa pueden absorberse fácilmente en la superficie de este material durante la electrólisis.

Esto nos motivó a plantear la hipótesis de que el oxalato de cobalto mostraría un comportamiento similar con el azufre en las baterías de litio-azufre también.”

Con este descubrimiento, las baterías de litio-azufre podrían ser una prometedora alternativa a las baterías convencionales de iones de litio para los sistemas de almacenamiento de energía a gran escala y los vehículos eléctricos.

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Las baterías Li-S, además de contar con mayor capacidad, también tienen un coste menor, lo que cada vez las posiciona en mejor lugar para relevar a las baterías Li-ion, aunque el coste de las baterías de iones de litio cayó un 13% en 2020. Lee, añadía:

“Las baterías de litio-azufre pueden permitir un transporte eléctrico eficiente, como en aviones no tripulados, autobuses eléctricos, camiones y locomotoras, además de dispositivos de almacenamiento de energía a gran escala.

Esperamos que nuestros descubrimientos puedan acercar las baterías de litio-azufre a su comercialización para estos fines.”

Sin tener en cuenta este hallazgo, el problema de las baterías Li-S es el de que la vía de reacción conduce a una acumulación de sulfuro de litio sólido y polisulfuro de litio líquido, lo que provoca una pérdida de material activo del cátodo de azufre (electrodo cargado positivamente) y la corrosión del ánodo de litio (electrodo cargado negativamente). Con el uso del catalizador que estos científicos han descubierto, la degradación puede ser reversible durante su uso.

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Para comprobar su hipótesis, los científicos construyeron una batería de Li-S añadiendo una capa de oxalato de cobalto sobre el cátodo de azufre. Y, efectivamente, el estudio reveló que la capacidad del oxalato de cobalto para absorber azufre permitía la reducción y disociación del sulfuro de litio sólido y del polisulfuro de litio líquido.

Además, suprimió la difusión del polisulfuro de litio líquido en el electrolito al absorber el polisulfuro de litio líquido en su superficie, impidiendo que llegara al ánodo de litio y desencadenando una reacción de autodescarga.

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Estas acciones, en conjunto, mejoraron la utilización del azufre y redujeron la degradación del ánodo, lo que se traduce en mayor vida útil, rendimiento y capacidad de almacenamiento de energía de la batería.

En definitiva, un gran hallazgo que podría suponer un gran avance en la tecnología de las baterías, donde también están las baterías de estado sólido como posibles candidatas para las próximas generaciones, con propuestas de QuantumScape o Samsung, sin olvidarnos de las baterías de IBM que usan agua del mar, entre otros innovadores descubrimientos.

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