Batería de vidrio

La batería de vidrio es un tipo de batería de estado sólido . Utiliza un electrolito de vidrio y electrodos de metal de litio o sodio . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

En 2009, Nippon Electric Glass y la Universidad de Iwate desarrollaron la primera batería de iones de litio de película delgada sobre un sustrato de vidrio ultrafino con un espesor de 30 micrómetros (μm). ^{[ 5 ]}

En 2016, John B. Goodenough , inventor de los materiales de electrodo de óxido de cobalto de litio y fosfato de hierro y litio utilizados en la batería de iones de litio (Li-ion), y Maria H. Braga , profesora asociada de la Universidad de Oporto ^{[ 6 ]} e investigadora principal de la Escuela de Ingeniería Cockrell de la Universidad de Texas ^{[ 1 ]} , desarrollaron una batería de vidrio . El artículo que describe la batería se publicó en Energy & Environmental Science en diciembre de 2016 ^{[ 7 ].}

Desde entonces se han publicado varios trabajos de seguimiento. ^{[ 8 ]} Hydro-Québec está investigando la batería para una posible producción. ^{[ 9 ]}

La batería, como se informa en la publicación original, ^{[ 7 ]} está construida utilizando un metal alcalino ( lámina de litio o sodio ) como electrodo negativo (ánodo) y una mezcla de carbono y un componente redox activo como electrodo positivo (cátodo). La mezcla del cátodo está recubierta sobre una lámina de cobre . El componente redox activo es azufre , ferroceno o dióxido de manganeso . El electrolito es un vidrio altamente conductor formado a partir de hidróxido de litio y cloruro de litio , dopado con bario , lo que permite una carga rápida de la batería sin la formación de dendritas metálicas . ^{[ 2 ]}

La publicación indica que la batería funciona durante la descarga extrayendo el metal alcalino del ánodo y redepositándolo en el cátodo. El voltaje de la batería está determinado por el componente redox activo y su capacidad por la cantidad de metal alcalino en el ánodo. Este mecanismo de funcionamiento es radicalmente diferente del mecanismo de inserción ( intercalación ) de la mayoría de los materiales convencionales para baterías de iones de litio.

En 2018, la mayoría de los mismos autores describieron una nueva versión en el Journal of the American Chemical Society , en la que el cátodo está recubierto con una solución plastificante especial para evitar el agrietamiento de la interfaz, ya que los diferentes materiales se expanden a diferentes velocidades. Braga afirma que la nueva batería tiene el doble de densidad energética que las baterías de iones de litio convencionales y puede recargarse 23.000 veces. ^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]} Los críticos señalaron varias afirmaciones extraordinarias en el artículo, como una constante dieléctrica relativa récord ; quizás más alta que cualquier material registrado, y un aumento en la capacitancia de la batería a lo largo de muchos ciclos de carga, en lugar de una disminución como suele ocurrir con todas las demás tecnologías de baterías. ^{[ 18 ] [ 17 ]} El artículo tampoco aclaraba si la batería podía mantener su carga después de desconectarla, lo que aclararía si se trata realmente de una nueva tecnología de baterías o simplemente de un condensador. ^{[ 18 ]} Braga respondió a las críticas diciendo: «Los datos son datos, y tenemos datos similares de muchas células diferentes, en cuatro instrumentos diferentes, en distintos laboratorios, en una caja de guantes. Y al final del día, los LED permanecen encendidos durante días con una cantidad muy pequeña de material activo después de haber completado más de 23.000 ciclos». ^{[ 18 ] [ 17 ]}

Braga y Goodenough afirmaron que esperan que la batería tenga una densidad de energía muchas veces mayor que las baterías de iones de litio actuales, así como un rango de temperatura de funcionamiento de hasta −20 °C (−4 °F) ; mucho menor que las baterías de estado sólido actuales. ^{[ 1 ] [ 3 ] [ 7 ]} También se afirma que el electrolito tiene una amplia ventana electroquímica . ^{[ 19 ]} El diseño de la batería es más seguro que las baterías de iones de litio, ya que se evita el uso de un electrolito líquido inflamable. ^{[ 2 ]} La batería también se puede fabricar utilizando sodio de bajo costo en lugar de litio. ^{[ 2 ]}  

Los autores afirman que la batería tiene un tiempo de carga mucho más corto que las baterías de iones de litio: minutos en lugar de horas. Los autores también afirman que probaron la estabilidad de la interfaz metal alcalino/electrolito durante más de 1200 ciclos de carga con baja resistencia de la celda; ^{[ 1 ]} la especificación para baterías de iones de litio suele ser inferior a mil. ^{[ 20 ] [ 21 ]}

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