es.wedoany.com Noticia: 12 de julio de 2026, el Instituto Laue-Langevin (ILL) de Francia, mediante la técnica de difracción de neutrones en polvo, ha revelado el fenómeno de movimiento no uniforme de los iones de litio en el interior de las baterías totalmente de estado sólido, proporcionando una nueva referencia para el diseño de baterías de estado sólido más seguras y eficientes.
Las baterías recargables tradicionales utilizan comúnmente electrolitos líquidos, lo que conlleva riesgos de seguridad y limita la mejora del rendimiento. Las baterías totalmente de estado sólido reemplazan el líquido con electrolitos sólidos, con el objetivo de lograr mayor seguridad, mayor densidad energética y mejor rendimiento en temperaturas extremas. Sin embargo, los iones de litio suelen distribuirse de manera desigual en los materiales sólidos, lo que provoca una falta de coincidencia en las tasas de carga en diferentes zonas de la batería, afectando su funcionamiento fiable.
El equipo de investigación utilizó por primera vez la técnica de difracción de neutrones en polvo en condiciones operativas para observar baterías totalmente de estado sólido de tipo grueso en funcionamiento. A diferencia de los rayos X, los neutrones interactúan directamente con los núcleos atómicos, mostrando una alta sensibilidad a elementos ligeros como el litio y pudiendo penetrar materiales de batería más gruesos para realizar un monitoreo no destructivo de la estructura interna. Para obtener señales claras, el equipo construyó una celda de batería de aproximadamente 2,5 mm de espesor, que contenía 140 mg de material catódico activo. Mediante el uso de un electrolito sólido de argirodita de haluro mixto recién sintetizado y de alta conductividad, cuya conductividad iónica es seis veces superior a la de los materiales tradicionales, se superó con éxito el problema de la alta resistencia interna causada por los componentes gruesos, permitiendo que el electrolito de la batería extrajera con éxito más de la mitad del litio.
Las observaciones revelaron una complejidad estructural inesperada en el interior del electrodo. Incluso a velocidades de carga extremadamente lentas, el flujo de litio no era uniforme, y el electrodo se dividía en dos fases estructurales competidoras (denominadas H1 y H2), lo que provocaba que diferentes zonas se cargaran a diferentes velocidades. Sin embargo, cuando el equipo repitió el experimento a 100 °C, este comportamiento caótico de dos fases desapareció por completo. El calor aumentó significativamente la conductividad iónica del material, suavizando la corriente y obligando al litio a moverse de manera uniforme. Al mismo tiempo, el marco del electrolito sólido se mantuvo estable durante todo el proceso, sin mostrar signos de degradación, lo que tiene implicaciones positivas para la viabilidad a largo plazo de las baterías totalmente de estado sólido basadas en sulfuros.
Este descubrimiento ofrece a los diseñadores de baterías una dirección precisa para la optimización del rendimiento, indicando que el "congestionamiento de tráfico" dentro del electrodo puede eliminarse mediante una gestión térmica específica y la optimización de la conductividad. La investigación relacionada ha sido publicada en la revista Advanced Energy Materials.
