Baterías avanzadas de litio y azufre con potencial para ofrecer densidad de energía elevada
Esta batería presenta ventajas en relación a la más convencional, de iones de litio. El azufre es liviano y abundante, posee una capacidad energética elevada y una profundidad de descarga también alta. Sin embargo, la tecnología existente para construir este tipo alternativo de batería adolece de una conductividad eléctrica reducida en el cátodo y también de una pérdida irreversible de materiales activos al disolver el litio-azufre en el electrolito. Los científicos participantes en el proyecto EUROLIS (Advanced European lithium sulphur cells for automotive applications), financiado con fondos europeos, realizaron una serie de avances para subsanar estas carencias. En concreto, emplearon reservas de polisulfuros con superficies modificadas para estabilizar los cátodos de litio-azufre. El sistema propuesto cuenta con una gran área de superficie que permite la baja adsorción de los intermediarios de los polisulfuros y una desorción reversible. Esto conlleva la utilización de todo el material activo. Para comprender mejor el efecto del área de superficie y de las interacciones entre los compuestos del cátodo a base de azufre y el electrolito, es necesario aplicar técnicas de caracterización fiables. EUROLIS desarrolló distintas herramientas in situ y ex situ para analizar las baterías de litio-azufre en diferentes niveles de carga y descarga. Esto permitió comprender mejor las propiedades electroquímicas de estas baterías. EUROLIS utilizó estas herramientas para monitorizar con eficacia la formación, difusión o migración de polisulfuro en diferentes sitios de la batería de litio-azufre. Los científicos estudiaron eficazmente una gama de materiales de carbono distintos para su uso como estructuras receptoras del azufre. Se prestó una atención especial al efecto que tenía la forma del material de carbono sobre el rendimiento electroquímico de la batería, al efecto de la composición química sobre la disminución gradual de capacidad y, por último, al desarrollo de rutas de síntesis a gran escala. La labor del proyecto condujo al desarrollo de tres generaciones de prototipos de batería de litio-azufre. Se adaptaron los separadores, el litio y el relleno del electrolito para preparar doce prototipos de celdas con la configuración estándar. También se hizo una evaluación comparativa de tecnologías alternativas de litio y azufre: una combinación de silicio litiado en el ánodo y azufre en el cátodo, pruebas de rendimiento de una batería de flujo con catolito y, por último, una batería de azufre en estado sólido basada en un separador cerámico. EUROLIS ofreció soluciones prácticas para las carencias de índole química que presentan las baterías de litio-azufre. Estas baterías, gracias a su alta densidad energética y a su coste relativamente bajo, se antojan muy prometedoras para su uso en vehículos eléctricos, al aumentar su autonomía entre recargas.
Palabras clave
Baterías de litio-azufre, densidad de energía, vehículos eléctricos, EUROLIS, polisulfuro