La impresión de transferencia sin solventes permite recubrimientos uniformes de doble capa de alúmina y doble en metal de litio, superando las limitaciones interfaciales y de proceso de los métodos convencionales. Crédito: Corea Research Institute of Chemical Technology (KRICT)
Un equipo de investigación en Corea del Sur ha desarrollado una tecnología de impresión de transferencia innovadora que forma capas delgadas protectoras en superficies de metal de litio, una innovación preparada para resolver el problema de dendrita de larga data que afecta a las baterías de litio de próxima generación.
El equipo del Dr. Jungdon Suk (Centro de investigación de baterías avanzado) del Corea Research Institute of Chemical Technology (KRICT) ha transferido con éxito capas de protección híbridas compuestas de polímeros sólidos y cerámica en metal de litio utilizando un proceso sin solventes.
La investigación fue publicado En la revista Materiales de almacenamiento de energía.
A diferencia de los métodos convencionales de recubrimiento húmedo, esta técnica permite un recubrimiento uniforme en grandes áreas sin dañar la superficie de litio reactiva, marcando un paso significativo hacia la viabilidad comercial.
Las baterías de litio-metal son un sistema de almacenamiento de energía de próxima generación que reemplaza el grafito con metal de litio como ánodo. Ofreciendo diez veces la capacidad teórica de las baterías convencionales de iones de litio, los ánodos de litio-metal son un material clave en las baterías de litio y litio sólido, que exigen una alta densidad de energía.
Sin embargo, el riesgo de formación de dendrita durante los ciclos de carga/descarga aumenta las preocupaciones de seguridad, incluidos los riesgos de cortocircuito y incendio, al tiempo que limita la vida útil de la batería. Además, los procesos tradicionales de recubrimiento húmedo, que se basan en solventes orgánicos, introducen impurezas y daños en la superficie que complican la producción y comercialización a gran escala.
Para superar estos desafíos, el equipo de investigación desarrolló dos tipos de capas protectoras: una capa de doble capa compuesta de alúmina (al₂o₃) y oro (au), y una capa híbrida que combina los componentes de cerámica (al-llzo) y polímero. Estas capas protectoras se laminaron posteriormente en metal de litio utilizando una técnica de impresión de transferencia a base de rollo, marcando la primera demostración de este método en este campo.
Esta técnica forma la capa protectora en un sustrato separado y luego la transfiere a litio usando presión, eliminando la necesidad de solventes y minimizando el daño del litio al tiempo que mejora la uniformidad y la reproducibilidad del proceso.
En estudios anteriores, la capa dual Al2O3 -Au suprimió efectivamente el crecimiento de la dendrita y mantuvo el ciclo estable al aprovechar la resistencia mecánica y la resistencia interfacial reducida. Este trabajo fue el primero en introducir la impresión de transferencia como una solución a la inestabilidad de la interfaz y las limitaciones del recubrimiento húmedo.
La impresión de transferencia de rollo a rollo permite la fabricación escalable sin solventes de capas híbridas de cerámica-polímero para baterías de litio estables y sin dendrita. Crédito: Corea Research Institute of Chemical Technology (KRICT)
Sobre la base de esto, el equipo de investigación ahora ha demostrado un método para transferir capas de protección híbridas flexibles y conductoras en un área de 245 × 50 mm con un grosor de solo 5 μm.
Estas capas híbridas suprimen el crecimiento de la dendrita e inducen un flujo de iones de litio uniforme en la interfaz entre el electrodo y el electrolito, lo que permite el rendimiento del ciclo estable. La transferencia uniforme de películas de protección de gran área confirma tanto el avance tecnológico como la escalabilidad para la comercialización.
En las pruebas de células de bolsas, el ánodo de litio protegido por híbrido mantuvo el 81.5% de retención de capacidad después de 100 ciclos de carga/descarga, con un bajo sobrepotencial de 55.34 mV y una alta eficiencia coulombica del 99.1%, más del doble de la estabilidad de las células de litio desnudas. Incluso en condiciones de alta tasa que descargan completamente la batería en nueve minutos, las celdas retuvieron el 74.1% de su capacidad inicial, lo que demuestra características de ciclo rápidos, estables y eficientes.
El equipo espera que esta innovación acelere el uso práctico de baterías de litio metal en aplicaciones de alta energía, como vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía (ESS). Además, la tecnología puede extenderse a las baterías de litio sólido y litio-azufre, contribuyendo aún más al avance de las plataformas de baterías de próxima generación.
“Este estudio combina nuevos materiales protectores y un proceso de impresión de transferencia escalable para superar los desafíos críticos de la inestabilidad interfacial y las limitaciones de procesamiento húmedo en las baterías de litio-metal”, dijo el Dr. Suk.
El presidente de Krict, el Dr. Young-Kuk Lee, agregó: “Esta representa una de las soluciones más prácticas para permitir baterías de litio de alta densidad de energía y podría impulsar la competitividad de Corea en la industria mundial de baterías”.
Más información: Junyoung Choi et al, una interfaz híbrida impresa en transferencia escalable para baterías de litio sin dendrita y de alta energía, materiales de almacenamiento de energía (2025). Dos: 10.1016/j.ensm.2025.10428
Proporcionado por el Consejo Nacional de Investigación de Ciencia y Tecnología
Cita: el nuevo método de impresión de transferencia crea baterías de metal de litio más seguras y más duraderas (2025, 23 de julio) Recuperado el 23 de julio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-07-method-safer-longer-lithium-metal.html
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