El Departamento de Energía de EE.UU. crea un centro de investigación de baterías de estado sólido para vehículos, con el fin de explorar los iones cerámicos como alternativa al litio
El Departamento de Energía de EE.UU. (DOE) ha concedido 10,9 millones de dólares a investigadores de la Universidad de Michigan (U-M) para explorar la viabilidad de los iones cerámicos como alternativa al litio en las futuras baterías de estado sólido para vehículos eléctricos https://www.notebookcheck.net/Solid-state-EV-batteries-without-expensive-lithium-made-possible-by-magnesium-conductivity-breakthrough.638783.0.html. La universidad lleva tiempo investigando el uso de un electrolito cerámico sólido en lugar de los líquidos inflamables que emplean las actuales baterías de los vehículos eléctricos.
Los resultados del estudio han sido tan prometedores que han atraído la atención del Centro de Investigación de la Frontera de la Energía del DOE, que ha concedido una subvención de cuatro años para establecer un centro de investigación sobre la comprensión mecanoquímica de los conductores de iones sólidos (MUSIC) en la U-M. Según Jeff Sakamoto, profesor de ingeniería mecánica de la U-M y nuevo director del centro MUSIC:
El reciente descubrimiento de conductores iónicos cerámicos que presentan simultáneamente un rendimiento y una estabilidad sin precedentes tiene el potencial de cambiar el panorama de la tecnología de almacenamiento de energía electroquímica... Nuestro nuevo centro pretende colmar las lagunas de conocimiento fundamentales relacionadas con la mecanoquímica con un grupo diverso de investigadores que provienen de campos de estudio dispares.
Quien domine la tecnología de baterías de estado sólido, más segura y barata, que teóricamente puede duplicar la densidad energética de las baterías de litio, ganará la multimillonaria carrera de los vehículos eléctricos y los sistemas de almacenamiento de energía, de ahí la temprana inversión del gobierno en la prometedora tecnología de iones cerámicos:
- El grafito sólo puede contener un ión de litio por cada seis átomos de carbono, lo que le confiere una capacidad específica de aproximadamente 350 miliamperios hora por gramo (mAh/g.) El metal de litio de una batería de estado sólido tiene una capacidad específica de 3.800 mAh/g. Las actuales baterías de iones de litio alcanzan una densidad energética total de unos 600 vatios-hora por litro (Wh/L) a nivel de célula. En principio, las baterías de estado sólido pueden alcanzar los 1.200 Wh/L
- Para resolver el problema de la combustión del metal de litio, los ingenieros de la U-M crearon una capa de cerámica que estabiliza la superficie, impidiendo la formación de dendritas y evitando los incendios. Esto permite que las baterías aprovechen las ventajas del litio metálico -densidad energética y alta conductividad- sin los peligros de los incendios o la degradación con el tiempo.
Otro profesor de ingeniería mecánica de la Universidad de Michigan, Neil Dasgupta, que será el subdirector del centro MUSIC del DOE, afirma que ahora hay que llevar a cabo la fase práctica:
Sin embargo, aún quedan obstáculos críticos antes de que pueda llevarse a cabo una comercialización generalizada, muchos de los cuales se centran en las propiedades mecánicas únicas que surgen en las interfaces sólido-sólido de las celdas electroquímicas. Un objetivo general de MUSIC es revelar los mecanismos fundamentales de cómo las tensiones mecánicas interactúan con la electroquímica, lo que informará de los esfuerzos futuros para ampliar y acelerar la comercialización de la tecnología de almacenamiento de energía de próxima generación.
El centro de investigación patrocinado por el DOE también tratará de encontrar el método de fabricación de baterías de estado sólido más barato, así como de explorar cómo las químicas de metal de litio o sodio con conductores iónicos cerámicos pierden su capacidad de carga con el tiempo en comparación con la actual tecnología de iones de litio en coches, teléfonos u ordenadores portátiles.
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