Probablemente hayas experimentado el temor de que un teléfono se apague repentinamente y su recarga sea muy lenta.Agregue a eso auriculares o computadoras portátiles que se apagan en los momentos más inoportunos.Y tal vez haya retrasado la compra de un automóvil eléctrico debido a la autonomía limitada (o al alto precio).Estas averías de las baterías y colapsos de la carga se deben a deficiencias de las baterías de iones de litio que alimentan la tecnología actual.

Pero una investigación reciente en el Laboratorio Nacional de Alto Campo Magnético con sede en la Universidad Estatal de Florida está avanzando en el trabajo sobre un tipo nuevo y mejor de batería.Los hallazgos sonpublicadoenAvances científicos.

Los científicos buscan hacer la transición desde la tecnología basada en electrolitos líquidosbaterías de iones de litioque han impulsado nuestros dispositivos durante los últimos 30 años parasistemas de estado sólidocapaz de satisfacer las necesidades de la próxima generación de electrónica.Las baterías de estado sólido son más seguras y reducen las posibilidades de incendio cuando una batería está dañada, tiene cortocircuitos o se sobrecalienta.Y las baterías de estado sólido también ofrecen mayores densidades de energía y una mayor duración de la batería.

"En este momento, tal vez notes que tus iPhones o tabletas tienen un período de tiempo determinado antes de que la batería se agote o antes de que tengas que cambiarla por una nueva. Idealmente, para las baterías totalmente de estado sólido,pueden durar más", afirmó la estudiante de doctorado de la ex Unión Soviética, Erica Truong.

Pero un gran inconveniente ha mantenidobaterías de estado sólidode un uso más amplio.Son caros de producir y difíciles de fabricar en grandes cantidades.

Truong forma parte del equipo de investigación del profesor de química y bioquímica de la Universidad Estatal de Florida, Yan-Yan Hu, y trabaja para desarrollar sistemas de baterías de estado sólido que mejoren el rendimiento y sean comercialmente viables.

"En este estudio, analizamos un nuevo diseño de electrolito sólido que generalmente se puede aplicar a otros sistemas para ayudar a mejorar su rendimiento", dijo Truong.

Los electrolitos sirven como un componente crucial en las baterías, actuando como un separador entre el cátodo (o el terminal negativo) y el ánodo (o terminal positivo).Facilitan el movimiento de iones entre los electrodos, permitiendo que la batería se cargue cuando se conecta a unfuente de alimentacióno para suministrar energía cuando está conectado a un dispositivo como un teléfono.

El equipo de la FSU analizó las estructuras y propiedades de un electrolito prometedor hecho de cloruro de litio y fluoruro de galio.Descubrieron una estrategia que puede promover eficazmente el transporte de iones en electrolitos sólidos.

Utilizando los sistemas de resonancia magnética nuclear de estado sólido del MagLab, los investigadores observaron detalladamente las características estructurales del electrolito en forma de gel que contribuyen al transporte de iones.La investigación encontró que el cloro y el flúor se combinan en algo llamado agrupación de cargas, liberando los iones de litio.

Esto se traduce en una carga rápida y una mayor duración de la batería.

"El fenómeno de acumulación de carga ayuda a debilitar el enlace entre el litio y los otros componentes, por lo que el litio puede moverse más rápido y más eficientemente a través del electrolito", dijo Truong."Lo que también es interesante de este material es que no es puramente sólido, sino más bien parecido a la arcilla".

Más información:Sawankumar V. Patel et al, Conducción de iones rápidos inducida por agrupación de carga en 2LiX-GaF 3: una estrategia para el diseño de electrolitos,Avances científicos(2023).DOI: 10.1126/sciadv.adj9930