La creciente popularidad de las baterías de iones de litio en los últimos años ha presionado el suministro mundial de cobalto y níquel, dos metales integrales en los diseños actuales de baterías, y ha provocado un aumento de los precios.
En un intento por desarrollar diseños alternativos para baterías a base de litio con menos dependencia de esos metales escasos, los investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia han desarrollado un prometedor nuevo sistema de cátodos y electrolitos que reemplaza los metales caros y los electrolitos líquidos tradicionales con fluoruros de metales de transición de menor costo. y un electrolito polimérico sólido.
«Los electrodos hechos de fluoruros de metales de transición han mostrado problemas de estabilidad y fallas rápidas, lo que lleva a un escepticismo significativo sobre su capacidad para ser utilizados en baterías de próxima generación», dijo Gleb Yushin, profesor de la Facultad de Ciencias e Ingeniería de Materiales de Georgia Tech. «Pero hemos demostrado que cuando se usan con un electrolito de polímero sólido, los fluoruros metálicos muestran una estabilidad notable, incluso a temperaturas más altas, lo que podría conducir a baterías de iones de litio más seguras, más livianas y más baratas».
En una batería de iones de litio típica, se libera energía durante la transferencia de iones de litio entre dos electrodos: un ánodo y un cátodo, con un cátodo que típicamente comprende litio y metales de transición como el cobalto, el níquel y el manganeso. Los iones fluyen entre los electrodos a través de un electrolito líquido.
Para el estudio, que se publicó el 9 de septiembre en la revista Nature Materials y patrocinado por la Oficina de Investigación del Ejército, el equipo de investigación fabricó un nuevo tipo de cátodo a partir de material activo de fluoruro de hierro y un nanocompuesto de electrolito de polímero sólido. Los fluoruros de hierro tienen más del doble de capacidad de litio que los cátodos tradicionales a base de cobalto o níquel. Además, el hierro es 300 veces más barato que el cobalto y 150 veces más barato que el níquel.
