el cátodo de la batería de estado sólido de Toyota supera al litio en densidad energética

Las investigaciones se centraron en el nitruro de cobre (Cu3N) como material de cátodo para baterías de iones de fluoruro totalmente de estado sólido. La Utonomia de los vehiculos electricos se duplica

Resumido del de Prabhat Ranjan Mishra en Interesting https://interestingengineering.com/ del 23 de Febrero de 2025

Investigadores, en colaboración con Toyota Motor Corporation, han trabajado en un nuevo tipo de material de cátodo para baterías de estado sólido. Según se informa, han mejorado la capacidad por volumen del cátodo positivo para las “baterías de iones de fluoruro de estado sólido” a aproximadamente tres veces la de las baterías de iones de litio.
Los informes revelaron que cuando se incorpora a una batería, se espera que tenga una densidad de energía dos veces mayor que las baterías de iones de litio. El material del cátodo para las baterías de iones de fluoruro de estado sólido (FIB) ofrece una capacidad reversible de aproximadamente 550 mAh/g. Eso es más del doble de los 120-250 mAh/g típicos de los cátodos de iones de litio, según un informe .

La batería de iones de fluoruro será parte de los vehículos eléctricos de uso corriente
Se espera que la batería de iones de fluoruro sea parte del uso corriente en los vehículos eléctricos en pocos años.
Los investigadores de la Universidad de Kioto https://ecoinventos.com/nueva-tecnologia-para-baterias-de-estado-solido-con-iones-de-fluoruros-con-capacidad-volumetrica-3-veces-mayor-y-capacidad-gravimetrica-el-doble-que-las-baterias-de-iones-de-litio/ tilizan nitruro de cobre en el cátodo. Otros materiales, como el manganeso y el lantano, también se utilizan en un cristal de perovskita. Los iones de fluoruro se mueven a través de las placas de NaCl durante el proceso de carga. Revelaron que el nitruro de cobre reacciona con los iones de nitrógeno y fluoruro, lo que permite extraer tres electrones por átomo de nitrógeno. Esto le da tres veces la capacidad por volumen y el doble de la capacidad por peso de las baterías de iones de litio.

También se dice que es lo suficientemente duradero como para soportar docenas de ciclos de carga/descarga. Los investigadores destacaron que las baterías de iones de fluoruro (FIB) de estado sólido han atraído una gran atención como candidatas para dispositivos de almacenamiento de energía de próxima generación; sin embargo, aún faltan cátodos prometedores con alta densidad de energía. Su uso en baterías de estado sólido puede duplicar la autonomía de conducción de los vehículos eléctricos (VE) de 600 km (372 millas) a 1.200 km (745 millas).
Los informes revelaron que en los últimos años, las baterías de iones de fluoruro han ganado popularidad, dado su potencial en el almacenamiento de energía de próxima generación. Esto se debe en gran parte a su potencial para mejorar la seguridad dada la presencia de electrolitos sólidos y la conducción rápida de iones de fluoruro. Los iones de fluoruro, al ser monovalentes y pequeños, se mueven rápidamente en sólidos. Sin embargo, los cátodos de iones de fluoruro anteriores tenían limitaciones. Este nuevo material de Cu₃N parece abordar múltiples problemas. Publicado en la revista American Chemical Society https://www.acs.org/ , el estudio investigó el nitruro de cobre (Cu3N) como material de cátodo para baterías de iones de fluoruro de estado sólido, que ofrece suficientes vacantes aniónicas alrededor del centro de Cu coordinado doblemente para la intercalación de F–, lo que permite un proceso de fluoración con transferencia de múltiples electrones. verhttp://Journal of the American Chemical Society 2025, 147, 7, 5649-5657 (Article) Publication Date (Web):January 13, 2025 DOI: 10.1021/jacs.4c12391

Los investigadores revelaron que el Cu3N exhibe una alta capacidad reversible de ∼550 mAh g–1, superando a muchos cátodos de iones de fluoruro convencionales. Se cree que la nueva química de compensación de carga, así como los comportamientos de intercalación únicos de las nuevas estructuras locales de aniones mixtos Cu–N/F, podrían aportar nuevos conocimientos sobre los materiales de almacenamiento de energía.

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