El sulfuro de litio, posible sustituto del ion de litio

Estas baterías de sulfuro de litio almacenan 9 veces más energía que las de tu móvil

Actualmente hay probablemente cientos de investigaciones en todo el mundo en busca de una batería que sea mejor que las actuales. El diseño de John Goodenough de hace casi tres décadas sigue vigente hoy en día usando los mismos materiales, aunque con mejoras que han triplicado su eficiencia desde entonces. Tanto es así, que le ha valido el Nobel de Química de 2019 junto a dos compañeros más por un descubrimiento que todavía no ha sido mejorado.

Sin embargo, poco a poco van apareciendo nuevos diseños. Hace poco hablábamos de la batería de nanosilicio que Xiaomi incluirá en el Mi MIX Alpha, que es más segura y más densa, con un diseño que fue descubierto este mismo año. Como vemos, es posible mejorar las baterías, y los nuevos diseños sirven para algo. Ahora, una nueva batería quiere romper todos esos registros.

Creada por investigadores del NanoBio Lab de Singapur, la nueva batería utiliza cátodos de sulfuro de litio que es más simple y fácil de fabricar que los métodos usados actualmente. Este tipo de baterías llevan años planteándose como alternativas a las de ion de litio, pero presentaban algunos problemas.

Las baterías de sulfuro de litio pueden almacenar hasta 10 veces más energía que las baterías de litio actuales, pero hasta la fecha estas baterías no eran capaces de mantener la capacidad de carga después de múltiples ciclos de carga y descarga, lo que no hacía viable su utilización en dispositivos.

Sin embargo, con las que han creado, los investigadores afirman que se pueden escalar fácilmente en el proceso productivo gracias a su laboratorio de nanotecnología, y que sí son capaces de mantener su capacidad de carga. Para ello, los investigadores crearon un método de dos pasos para preparar el cátodo.

Baterías de sulfuro de litio: hasta 9 mejores que las de ion de litio

En primer lugar, construyeron una base de carbono antes de añadir el sulfuro. Gracias a ello, tenían un nanomaterial poroso interconectado cuya estructura no se rompía cuando la batería se cargaba, a diferencia de lo que ocurre con los cátodos usados actualmente. Sin la estructura de carbono, en los ciclos de carga y descarga anteriores se producían cátodos muy densos y compactos, con menor superficie y poros más pequeños, lo que reducía el rendimiento de la batería.

Con la estructura de carbono, el cátodo ofrece una carga un 48% mayor, y un 26% menos de degradación que con los métodos convencionales. Con todo esto, los investigadores afirmaron que consiguieron almacenar 1.220 mAh por gramo de material. En comparación, un cátodo de ion de litio puede almacenar 140 mAh por gramo, unas 9 veces menos. Además, consiguieron mantener la capacidad de carga durante más de 200 ciclos con una pérdida mínima de capacidad.

El método es fácilmente escalable en la industria, ya que los materiales son fáciles de obtener y el proceso de fabricación no es más complejo que el de las baterías actuales. Además, también están trabajando en diseñar nuevos ánodos, separadores y electrolitos a través de ingeniería de nanomateriales para crear una celda completa que sea mucho mejor que las de litio actuales.

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