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La investigación en el Laboratorio Nacional de Alto Campo Magnético está revolucionando la tecnología de baterías y promete energía más segura y duradera para dispositivos, desde teléfonos inteligentes hasta automóviles eléctricos.
Probablemente hayas sentido la frustración de un teléfono que se apaga inesperadamente y tarda una eternidad en recargarse. O auriculares y portátiles que se quedan sin batería en el peor momento posible. Es posible que incluso hayas pospuesto la compra de un coche eléctrico debido a su limitada autonomía. Estos problemas surgen de las limitaciones de las baterías de iones de litio que alimentan nuestros dispositivos modernos.
Estudios recientes realizados en el Laboratorio Nacional de Alto Campo Magnético de la Universidad Estatal de Florida están allanando el camino para una tecnología de baterías superior.
Los investigadores quieren pasar de las tradicionales baterías de iones de litio con electrolito líquido, que han sido la piedra angular de nuestra electrónica durante tres décadas, a baterías de estado sólido. Estas baterías de próxima generación prometen mayor seguridad y minimizan el riesgo de incendio en caso de daño, cortocircuito o sobrecalentamiento. Además, las baterías de estado sólido se caracterizan por una mayor densidad de energía y una vida útil más larga, cumpliendo así con los requisitos de la electrónica del futuro.
Los electrolitos desempeñan un papel central en las baterías y median entre el cátodo y el ánodo. Permiten que los iones fluyan a través de los electrodos, lo cual es importante para cargar la batería cuando se conecta a una fuente de energía o para alimentar un dispositivo, como un teléfono, durante el uso.
El equipo investigó las estructuras y el comportamiento de un electrolito prometedor elaborado a partir de cloruro de litio y fluoruro de galio e identificó un método que mejora significativamente el movimiento de iones en electrolitos sólidos.
Los científicos examinaron la estructura del electrolito en forma de gel y cómo favorece la movilidad de los iones. Su estudio encontró que el cloro y el flúor crean un fenómeno llamado agrupación de cargas, que libera efectivamente los iones de litio.
Este avance da como resultado baterías que se cargan más rápido y duran más, lo que representa un avance significativo en la tecnología de baterías.
Los investigadores confían en que sus descubrimientos abrirán nuevas vías en el diseño de baterías, particularmente en el desarrollo de electrolitos de estado sólido que contengan sodio, calcio o magnesio. Esto podría dar lugar a baterías que funcionen mejor que las tecnologías líderes actuales.
Referencia: Sawankumar V. Patel et al., Conducción iónica rápida inducida por agrupación de carga en 2LiX-GaF 3: una estrategia para el diseño de electrolitos, Avances científicos (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adj9930
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