Nuevo Oxicloruro Sólido

Un equipo de investigación de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China (USTC) ha desarrollado un nuevo tipo de electrolito de estado sólido llamado oxicloruro de litio y circonio (LZCO). Este electrolito ofrece un buen rendimiento y es rentable, lo que lo convierte en una opción prometedora para las baterías de litio de estado sólido (ASSLB).

Los ASSLB han llamado la atención como una alternativa más segura a las baterías tradicionales de iones de litio y tienen el potencial de generar una mayor densidad de energía. Sin embargo, el desarrollo de electrolitos de estado sólido de alto rendimiento para ASSLB se ha visto limitado por su alto costo.

Los investigadores abordaron este problema sintetizando LZCO a partir de compuestos asequibles como hidróxido de litio monohidrato, cloruro de litio y cloruro de circonio. Como resultado, el costo de LZCO es tan bajo como 11,60 dólares por kilogramo, lo que está significativamente por debajo del umbral de 50 dólares por kilogramo para su comercialización. También es mucho más barato que otros electrolitos de estado sólido de alto rendimiento, que pueden costar más de 190 dólares el kilogramo.

A pesar de su bajo costo, LZCO ofrece un rendimiento impresionante. Muestra una conductividad iónica a temperatura ambiente de hasta 2,42 mS cm^-1, que es una de las más altas entre todos los materiales electrolíticos de estado sólido reportados. Además, LZCO tiene una excelente compresibilidad, logrando una densidad del 94,2% bajo una presión de 300 MPa. Esta compresibilidad supera la de los electrolitos en estado sólido de sulfuro y cloruro, que normalmente tienen densidades inferiores al 90% a la misma presión.

Los resultados experimentales demuestran que LZCO funciona de manera comparable a los electrolitos avanzados de estado sólido de sulfuro y cloruro. Cuando se combina con un cátodo en capas rico en níquel, un ASSLB que utiliza LZCO muestra un rendimiento excepcional, manteniendo la estabilidad durante más de 2000 ciclos en condiciones de carga rápida de 12 minutos a temperatura ambiente.

El desarrollo de este nuevo electrolito de estado sólido representa un avance significativo en términos de rendimiento y rentabilidad, acercando la comercialización de ASSLB a la realidad.

Fuente: Lv Hu et al, “Un electrolito de estado sólido de oxicloruro comprimible, iónicamente conductor y rentable para baterías estables de estado sólido a base de litio”, Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-39522-1