¿Por qué el litio fosfato de hierro, un candidato para su uso en el futuro de las baterías de litio, conduce la electricidad a pesar de ser un material aislante? Químicos en el CNRS, en colaboración con un equipo de la CEA-Liten, han echado luz sobre esta paradoja.

Se ha verificado experimentalmente que las tensiones estructurales locales dentro del material permiten a la conducción eléctrica e iónica extenderse desde un área a la próxima, haciendo que la batería funcione.Estos logros abren nuevos espacios en la búsqueda de materiales mejorados para los electrodos de las baterías, y ayuda a revelar cómo se comportarán las baterías eléctricas de los automóviles del mañana.

Baterías de iones de litio, que almacenan tres a cuatro veces más energía por unidad de masa de las baterías tradicionales, ahora se utilizan ampliamente en dispositivos electrónicos portátiles (computadoras, teléfonos celulares, reproductores de MP3, etc.) El electrodo positivo en estos materiales de las pilas son altamente eficaces, pero demasiado caro para ser utilizado en las grandes baterías necesarias para vehículos eléctricos y la segunda generación de vehículos híbridos. En el futuro, estas aplicaciones pueden basarse en el fosfato de hierro litio: es el medio ambiente y tiene excepcionales propiedades combinada con bajo costo y buena estabilidad térmica (importante por razones de seguridad).
Todas estas cualidades hacen de él el mejor candidato para ser utilizado en baterías de litio para coches eléctricos del futuro. Sin embargo, este material no tiene la y propiedades iónicos de conducción eléctrica necesaria para hacer que el electrodo de trabajo.
CNRS químicos de la Instituto de Química de la materia condensée de Burdeos (ICMCB) y sus socios de CEA-Liten se convirtió en la primera para explicar esta paradoja. Mediante el estudio de fosfato de hierro litio, mostraron que la batería de carga-descarga ciclos son posibles gracias a un “proceso de dominó en cascada”. Este fenómeno entra en escena cuando las tensiones estructurales están presentes en la interfaz entre el material que se descarga y el material en estado descargado. La conducción eléctrica e iónica es entonces sumamente rápida en la zona de la interfaz, propagándose de un punto al siguiente, como el efecto cascada que hace que todas las fichas de dominó colocadas en vertical a corta distancia unas de otras sean derribadas por la compañera de al lado cuando tumbamos la primera.
Este nuevo proceso de reacción, se asemeja a una ola de barrido a través del cristal, explica cómo dos materiales aislantes (una en el estado de carga y el otro en el estado de alta), no obstante, puede hacer baterías de iones de litio función. Estos resultados son un importante paso adelante en la búsqueda de nuevas campañías de bajo costo y segura de electrodos de materiales para las futuras baterías de litio. La investigación también ha permitido comprender los procesos que tienen lugar en la escala nanométrica en el fosfato de litio de hierro a base de baterías, que pueden utilizarse en el mañana híbridos y coches eléctricos.
CNRS www.scitech-news.com