Se aborda con éxito la formación de dendritas en las baterías de metal-litio

Las baterías de litio-metal utilizan litio metálico en lugar de grafito como ánodo, ya que tiene una capacidad teórica 10 veces mayor (3.860 mAh/g) que el grafito (372 mAh/g).

A pesar de esta ventaja, el litio puede desarrollar dendritas si no se almacena de manera uniforme y eficaz durante el proceso de ciclado, lo que provoca una gran expansión del volumen del electrodo, que a su vez puede acortar la vida útil de la batería y causar problemas de seguridad como incendios y explosiones provocados por cortocircuitos internos.

Aquí es donde entra la solución de KERI.

En la nueva estructura, el oro controla la dirección de crecimiento del litio al reaccionar con él, induciendo así la deposición de Li en el interior del núcleo. Además, se forman muchos poros de tamaño nanométrico en la parte de la carcasa para mejorar el movimiento del ion-litio hacia el espacio del núcleo.

Sin embargo, uno de los principales problemas observados en el actual anfitrión de Li de núcleo hueco era la deposición de Li en la carcasa de carbono conductora, y no en el interior del núcleo, en condiciones de carga de alta velocidad. Al ver esto, el equipo de KERI introdujo muchos poros de tamaño nanométrico en la carcasa y consiguió mejorar significativamente la eficiencia coulómbica sin que se produjera el crecimiento de dendritas de Li, incluso bajo una condición de prueba de alta corriente de 5 mA/cm2.

Los resultados de la simulación mostraron que la reducción de la longitud de difusión del ion-litio por los poros de la carcasa y la mejora de la afinidad del Li por las nanopartículas de oro mantenían la deposición de litio dentro de la estructura incluso en condiciones de carga de alta corriente.

En un artículo publicado en la revista ACS Nano, los investigadores también señalan que el anfitrión de Li diseñado mostró un excelente rendimiento de ciclo de más de 500 ciclos bajo una tasa de alta densidad de corriente de 4C (82,5% de retención de capacidad).

«A pesar del mérito de la alta capacidad, las baterías de Li-metal tienen muchos obstáculos que superar para su comercialización, principalmente debido a problemas de estabilidad y seguridad», dijo el científico principal Byung Gon Kim en un comunicado de prensa.

«Nuestro estudio tiene un valor incalculable, ya que hemos desarrollado una técnica para la producción en masa de depósitos de Li-metal con una alta eficiencia coulómbica para las baterías de Li-metal de recarga rápida».