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La Universidad de Harvard ha desarrollado una batería de estado sólido que se carga en 10 minutos

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La prestigiosa Universidad de Harvard pone el foco en el desarrollo de baterías de estado sólido

Investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson de Harvard han realizado un avance significativo en el desarrollo de baterías de estado sólido. El equipo ha creado una batería de metal de litio que puede ser cargada y descargada al menos 6.000 veces, superando así a cualquier otra batería de tipo bolsa en el mercado.

Publicada en Nature Materials, la investigación describe un nuevo método para fabricar baterías de estado sólido con un ánodo de metal de litio. Xin Li, Profesor asociado de Ciencia de Materiales en SEAS y autor principal del estudio, explica que las baterías con ánodo de metal de litio son consideradas el “santo grial” de las baterías, ya que tienen diez veces la capacidad de los ánodos de grafito comerciales, lo que podría aumentar significativamente la autonomía de los vehículos eléctricos.

Uno de los mayores desafíos en el diseño de baterías de estado sólido es la formación de dendritas en la superficie del ánodo. Estas proyecciones metálicas pueden acumularse en la superficie del litio y crecer como raíces en el electrolito, perforando la barrera que separa el ánodo del cátodo y causando cortocircuitos o incluso incendios.

En 2021, el equipo diseñó una batería multicapa que interponía materiales de diferentes estabilidades entre el ánodo y el cátodo, lo que prevenía la penetración de las dendritas controlándolas, pero no las detenía por completo. Sin embargo, en esta nueva investigación, los investigadores lograron detener la formación de dendritas utilizando partículas de silicio de tamaño micrónico en el ánodo, lo que restringe la reacción de litio y facilita una placa homogénea de metal de litio.

En el diseño de los investigadores de Harvard, cuando los iones de litio se mueven del cátodo al ánodo durante la carga, la reacción de litio se restringe en la superficie superficial y los iones se adhieren a la superficie de la partícula de silicio, pero no penetran más. Li compara este proceso con “un chocolate duro envuelto alrededor de un núcleo de avellana en una trufa de chocolate”.

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Además, dado que la placa y el desprendimiento pueden ocurrir rápidamente en una superficie uniforme, la batería puede recargarse en unos 10 minutos. El equipo construyó una versión de célula de bolsa del tamaño de un sello postal, que es de 10 a 20 veces más grande que las células de moneda fabricadas en la mayoría de los laboratorios universitarios. La batería de estado sólido retuvo el 80% de su capacidad después de 6.000 ciclos, superando a otras bateríasde células de bolsa en el mercado actual.

La Oficina de Desarrollo Tecnológico de Harvard ha licenciado esta tecnología a Adden Energy, una empresa derivada de Harvard cofundada por Li y tres exalumnos de Harvard. Adden Energy ha escalado la tecnología para construir una batería de célula de bolsa del tamaño de un teléfono inteligente.

Este avance representa otro hito en la saga de las baterías de estado sólido. El desafío definitivo sigue siendo la capacidad de producir masivamente estas baterías a un precio inferior al de las baterías de ion de litio. Este será el verdadero cambio de juego para los vehículos eléctricos, prometiendo una era de baterías más eficientes, seguras y de carga rápida.

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