Un avance revolucionario en baterías de litio orgánicas: rendimiento estable de -70 °C a 80 °C.

Un equipo de investigación liderado por el profesor Xu Yunhua de la Universidad de Tianjin, en colaboración con el equipo del profesor Huang Fei de la Universidad Tecnológica del Sur de China y otras instituciones, ha desarrollado con éxito un nuevo tipo de material catódico orgánico, superando así los obstáculos que limitaban la aplicación práctica de las baterías de litio orgánicas tradicionales, como su baja capacidad energética y su lenta carga. Los resultados se publicaron en línea el 19 de febrero (hora de Pekín) en la revista académica internacional Nature.

En la ola de revolución tecnológica y transición energética, las baterías de litio se han convertido en el "corazón energético" de la sociedad moderna, desempeñando un papel cada vez más vital. Actualmente, la mayoría de los cátodos de baterías de litio convencionales están hechos de minerales inorgánicos como el cobalto y el níquel, que presentan múltiples desafíos, como la escasez de recursos, el alto costo y la flexibilidad limitada. En contraste, los materiales de electrodo orgánicos ofrecen ventajas como la abundancia de recursos, un diseño molecular flexible y una suavidad inherente. Sin embargo, las baterías que utilizan estos materiales a menudo sufren de una capacidad energética insuficiente o una carga lenta, lo que dificulta significativamente su comercialización.

Para abordar este dilema, el equipo de investigación se basó en un novedoso material polimérico conductor y optimizó sistemáticamente la eficiencia del transporte sinérgico de electrones e iones de litio dentro del material. Esto condujo al desarrollo exitoso de un material catódico orgánico que combina una excelente conductividad electrónica, un rápido transporte de iones de litio y una alta capacidad de almacenamiento de energía.

Utilizando este material, el equipo fabricó una celda orgánica tipo bolsa con una densidad energética superior a 250 vatios-hora por kilogramo, superando a las baterías de fosfato de hierro y litio (LFP) de uso generalizado. La batería demostró una notable adaptabilidad a la temperatura, funcionando de forma estable en un amplio rango de -70 °C a 80 °C. Además, mostró una buena flexibilidad y seguridad.

Tabla de rendimiento de la celda de bolsa orgánica. (Imagen) (Proporcionado por la Universidad de Tianjin)

Los experimentos demostraron que los electrodos permanecieron intactos al doblarse, estirarse y someterse a compresión externa, sin pérdida de capacidad. Además, la celda tipo bolsa superó rigurosas pruebas de seguridad contra la penetración de clavos, lo que confirma su seguridad.

El profesor Xu Yunhua señaló que estos logros sientan las bases materiales fundamentales para el futuro desarrollo de las "baterías ecológicas". Las características flexibles del material también abren nuevas soluciones de almacenamiento de energía para campos emergentes como la electrónica flexible y los dispositivos portátiles.

Según los informes, el equipo está acelerando los esfuerzos para convertir la tecnología en aplicaciones prácticas y promover su industrialización. Están trabajando para establecer líneas de producción de células orgánicas tipo bolsa y explorando activamente su potencial comercial.