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El electrolito sólido fue desarrollado por un equipo de investigación de la Escuela de Graduados de Ingeniería de la Universidad Metropolitana de Osaka, dirigido por el profesor Akitoshi Hayashi. Es extremadamente maleable y puede tener un área de contacto significativa con un electrodo. En este estudio, los científicos construyeron ambos electrodos para un condensador de estado sólido de tipo voluminoso utilizando un compuesto del mismo electrolito sólido altamente maleable y carbono. Este condensador es el primer condensador de estado sólido de tipo a granel del mundo que permite altas densidades de corriente y carga y descarga de alta capacidad a temperaturas de 200-300 °C. Debido a estas limitaciones técnicas, los investigadores prevén que su condensador se utilizará para avanzar en tecnologías ambientales de alta temperatura.
Debido a las propiedades de adsorción y desorción de carga en la interfaz electrodo-electrolito, los condensadores son dispositivos de almacenamiento de energía con dos electrodos y un electrolito que permiten una carga y descarga rápidas. Los condensadores son útiles para equilibrar la energía de las energías renovables que requieren cargas repetidas de alta corriente, frenado regenerativo para trenes y automóviles eléctricos o híbridos, y dispositivos de compensación de apagones instantáneos que evitan fallas en los equipos debido a la caída de rayos. Sin embargo, debido a que los capacitores almacenan energía sin reacciones químicas, su capacidad de almacenamiento es menor que la de las baterías de iones de litio. En un futuro próximo, también se utilizarán para almacenar energía para tecnologías portátiles.
El electrolito líquido que se utiliza en la mayoría de los condensadores tiene un punto de ebullición bajo y solo se puede utilizar a temperaturas inferiores a 80 °C. Debido a su menor capacidad de almacenamiento en comparación con los condensadores electrolíticos líquidos, los condensadores cerámicos, que utilizan materiales inorgánicos sólidos como dieléctricos, solo pueden utilizarse en circuitos electrónicos a temperaturas superiores a 80 °C. Para maximizar la capacidad de almacenamiento de energía de los capacitores, se requieren grandes áreas de contacto entre el electrodo y el electrolito. Los electrolitos sólidos dificultan proporcionar un área de contacto amplia, por lo que se ha deseado durante mucho tiempo el desarrollo de un condensador con gran capacidad de almacenamiento y alta temperatura de funcionamiento.
«La clave para realizar este condensador fue tomar los electrolitos de óxido sólido que desarrollamos para las baterías de litio de estado sólido, que combinan una excelente ductilidad y conductividad de iones de litio, y aplicarlos a los condensadores», explicó el profesor Hayashi.
Al regular la reacción química entre un electrolito sólido y el carbono y combinarlo con materiales de electrodos positivos utilizados en las baterías de iones de litio, los investigadores esperan construir capacitores híbridos de estado sólido con densidades de energía aún mejores en el futuro.
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