SHANGHAI -- En un avance significativo que podría remodelar el futuro de los vehículos eléctricos, investigadores chinos han identificado un mecanismo detrás de las fallas de las baterías de litio de estado sólido.
China se ha convertido en un líder mundial en la industria de baterías de litio. El país ahora está compitiendo con sus rivales internacionales, particularmente los de Japón y la República de Corea,para adoptar las tecnologías de batería de próxima generación.
Las baterías de estado sólido, ampliamente consideradas como una de las soluciones más prometedoras en la próxima década, podrían revolucionar el almacenamiento de energía.La superación de sus obstáculos técnicos sigue siendo el mayor reto actual.
Encontrar la causa de la raíz
A diferencia de los electrolitos líquidos utilizados en las baterías convencionales, los electrolitos sólidos luchan por absorber las tensiones causadas por la expansión y contracción del litio durante los ciclos de carga.
Estas tensiones pueden causar agrietamiento o la formación de dendritas -- pequeñas,estructuras en forma de aguja que pueden desencadenar cortocircuitos, planteando así grandes desafíos para la industrialización de la tecnología..
En su nuevo estudio,Los investigadores de la Universidad de Tongji y la Universidad Huazhong de Ciencia y Tecnología encontraron que las fallas de las baterías de estado sólido están estrechamente relacionadas con la fatiga del ciclo del ánodo de metal de litio.
También observaron que esta fatiga se adhiere a principios mecánicos bien definidos, como doblar repetidamente un clip lo debilita hasta que finalmente se rompe.
Este descubrimiento, publicado el viernes en la revista Science,proporciona un marco cuantitativo para predecir los ciclos de vida de las baterías y abre nuevas vías para el diseño de sistemas de almacenamiento de energía de mayor duración.
"El trabajo reconoce la importancia de la fatiga en el rendimiento de los ánodos de metal de litio en las baterías de estado sólido", señalaron Jagjit Nanda y Sergiy Kalnaus, dos científicos de baterías de EE.en una perspectiva de la investigación.
La revolución de las baterías
Esta investigación subraya las inversiones sostenidas de China en I+D en electroquímica en los últimos años.Estos avances ahora están alimentando la ventaja industrial de China y preparando el escenario para que el país repita su éxito en la próxima revolución en tecnología de baterías..
Las baterías de estado sólido, que utilizan electrolitos sólidos en lugar de líquidos, alcanzan una densidad de energía mucho mayor (hasta 500 Wh/kg) que las baterías de iones de litio líquidos tradicionales (200-300 Wh/kg).Esto proporciona más energía en el mismo volumen y reduce el tamaño de la batería.
También presentan una mejor estabilidad térmica, no inflamabilidad y ningún riesgo de fuga de líquido, lo que reduce significativamente el riesgo de autoinflamación y explosión.
Ouyang Minggao, experto en nuevos sistemas de energía y profesor de la Universidad de Tsinghua,se predijo que alcanzar una densidad de energía de 500 Wh/kg dependerá de avances críticos en la ciencia de los materiales, con 2027 a punto de ser un año decisivo para las innovaciones innovadoras.
Los gigantes de las baterías chinas CATL y BYD han fijado como objetivo para 2027 la producción a pequeña escala de baterías de estado sólido.
Los equipos científicos están intensificando su colaboración con las compañías de baterías de primera línea para acelerar la comercialización de tecnologías.
El Instituto de Tecnología Avanzada de Shenzhen, perteneciente a la Academia de Ciencias de China, ha firmado un acuerdo de cooperación con BYD, centrándose en áreas de vanguardia como las baterías de estado sólido.
Sun Huajun, CTO de la división de baterías de BYD, predijo que las baterías de estado sólido alcanzarían una aplicación a gran escala alrededor de 2030.
La ventaja de China en la producción en masa de baterías de estado sólido se encuentra en su vasta industria y en sus escalas de mercado.
"Con la cadena industrial más completa, el mercado más grande y la mayor cantidad de investigadores, confiamos en el enfoque y la hoja de ruta de China para esta tecnología", dijo Zu Sijie,vicepresidente de SAIC Motor.
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