Prometedor material para las baterías de ión-litio

Los portátiles podrían funcionar más tiempo y los coches eléctricos tener más autonomía si fuese posible aumentar la capacidad de las baterías de ión-litio. El material del electrodo tiene una decisiva influencia en la capacidad de dichos dispositivos. Hasta ahora, el electrodo negativo suele estar hecho de grafito, cuyas capas pueden almacenar átomos de litio. Ahora, científicos del TUM han desarrollado un material hecho de boro y silicio que puede allanar el camino hacia sistemas con mayor capacidad.

La carga de una batería de ión-litio produce átomos de litio que son tomados por las capas de grafito del electrodo negativo. Sin embargo, la capacidad del grafito esta limitada a un átomo de litio por cada seis átomos de carbono. El silicio puede tomar hasta diez veces más litio, pero desafortunadamente, se expande fuertemente durante este proceso, lo cual lleva a problemas sin solución en las aplicaciones prácticas de las baterías.

Buscando una alternativa al silicio puro, los científicos del TUM han sintetizado una novedosa estructura de armazón consistente en boro y silicio, la cual puede servir como material para electrodos. Similar a los átomos de carbono en un diamante, los átomos de boro y silicio en el nuevo litio borosiliciuro (LiBSi₂) están interconectados tetrahédricamente. Pero al contrario que los diamantes, estos además forman canales. Las estructuras abiertas con canales ofrecen en principio la posibilidad de almacenar y liberar átomos de litio. Esto es un importante requierimiento para la aplicación del material como ánodo para las baterías de ión-litio.

En el laboratorio, los científicos hicieron reaccionar los materiales iniciales de boruro de litio y silicio. A una presión de 100.000 atmósferas y temperaturas de alrededor de 900º C, se forma el deseado siliciuro de litio. El borosiliciuro de litio es estable al aire libre y la humedad, soportando temperaturas superiores a 800º C.

Lo siguiente es examinar más de cerca cuando átomos de litio puede tomar el material y si se expande durante la carga. Debido a su estructura cristalina, también se espera que el material sea duro, lo cual lo hace más atractivo como sustituto del diamante también.

Via TUM