Los investigadores de Science Tokio sintetizan un electrolito a base de agua borato que permite el alto rendimiento, la fabricación sostenible y el reciclaje fácil de las baterías de iones de litio. Crédito: Instituto de Ciencias Tokio
3D-Slise es un electrolito cuasi-sólido desarrollado en el Instituto de Ciencias Tokio, que permite fabricar baterías seguras y de descarga rápida de 2,35 v baterías de iones de litio en condiciones ambientales. Con la fabricación de eficiencia energética utilizando materias primas sin solventes orgánicos inflamables, la técnica elimina la necesidad de habitaciones secas o procesamiento de alta temperatura. Además, también permite la recuperación directa de materiales activos a través de la dispersión de agua, lo que garantiza un enfoque sostenible y reciclable para la producción de baterías.
En la era actual de energía portátil y energía limpia, las baterías de iones de litio forman la columna vertebral de la tecnología moderna, lo que hace todo, desde teléfonos inteligentes hasta vehículos eléctricos. Si bien la demanda de baterías de iones de litio continúa creciendo, también lo hacen las preocupaciones sobre su seguridad, impacto ambiental y reciclabilidad. La mayoría de las baterías de iones de litio que dependen de solventes orgánicos inflamables son intensivos para fabricar energía y requieren procesos de reciclaje complicados. Estos problemas no solo aumentan los costos, sino que también plantean graves riesgos de seguridad y medio ambiente, lo que ilumina la necesidad de alternativas más seguras y limpias.
Para abordar este desafío, un equipo de investigación del Instituto de Ciencias Tokio (Science Tokyo), Japón, dirigido por el profesor especialmente designado Yosuke Shiratori y el profesor asociado Shintaro Yasui del Instituto de Investigación de Energía de Carbono Zero, Science Tokyo, desarrolló una nueva batería cuasi-sólida, llamó a la interfaz de 3D 3D interfaz cuasi-sólida (3d-slise), que el control electrolito 3D. Con una simple matriz de agua de borato, el electrolito admite la producción de baterías de iones de litio de 2.35 V en condiciones de aire estándar. Los hallazgos detallados del estudio se pusieron a disposición en la revista. Materiales avanzados el 9 de julio de 2025.
“Nuestro objetivo fue crear un sistema de batería que no solo tenga un alto rendimiento, sino que también sea seguro y fácil de producir”, dice Shiratori. “El piloto 3D elimina la necesidad de habitaciones secas, guantes o procesamiento de alta temperatura y ofrece un enfoque sostenible y eficiente en energía”.
Se puede eliminar una hoja de liquidación en 3D en la película de lanzamiento de tereftalato de polietileno (PET) como una hoja de autosuficiencia, que se disuelve inmediatamente cuando se agita en agua. Crédito: Materiales avanzados (2025). Doi: 10.1002/ADMA.202505649.
El plato 3D se realizó mezclando tetraborado de litio amorfo (a-li₂b₄o₇) con sal de litio (LIFSI), carboximetilelulosa y agua. Esto dio como resultado una interfaz de limo que proporciona una conducción de iones 3D, lo que permite que los iones de litio se muevan en todas las direcciones dentro de la matriz.
Según las aplicaciones, se utilizaron dos lloses separados de activación 3D: se usó una lechada tipo E tipo E para hacer los electrodos mezclándolo con materiales de electrodo activos, incluido el óxido de cobalto de litio (III) (LiCoo₂) para el cátodo y el titanato de litio (li₄ti₅o₁₂) para el anodo. La suspensión de tipo S se usó como la capa de electrolitos cuasi-sólido intercalados entre los electrodos en el conjunto de la batería.
En particular, las lloses se secan naturalmente a temperatura ambiente, que es muy adecuada para procesos industriales. Cuando el lente 3D se integró de la misma manera que una batería estándar de estado sólido, las baterías resultantes mostraron un voltaje de la batería de 2.35 V en condiciones de velocidad de 1c y entregó más de 400 ciclos de carga/descarga a tarifas 3c en condiciones normales de la habitación. Esto significa que la batería podría cargarse o descargar en solo 1/3 de hora (~ 20 minutos).
Además, el electrolito cuasi-sólido logró una alta conductividad iónica de 2.5 mili-siemens por ciento y una baja energía de activación de 0.25 voltios de electron, lo que indica que la batería podría funcionar de manera eficiente a una temperatura ambiente. Estos resultados son comparables a los logrados en sistemas acuosos altamente avanzados.
Varios aspectos de las diferentes formas de uso 3D. Crédito: Materiales avanzados (2025). Doi: 10.1002/ADMA.202505649
Si bien el rendimiento de la batería fue notable, el plato 3D también desbloquea una ventaja adicional del reciclaje directo. Dado que el electrolito se basa en agua y no contiene aglutinantes como el di-fluoruro de polivinilideno, el material activo se puede recuperar sin un tratamiento duro eliminando los electrodos de las baterías usadas y empapándolos en agua. Esto facilita la recuperación directa de materiales de alto valor de baterías defectuosas o usadas, abordando tanto la escasez de material como la ineficiencia de reciclaje.
“Utilizando esta tecnología, es posible recuperar directamente elementos valiosos como Cobalt, contribuyendo a un suministro más sostenible y confiable de materiales de batería críticos”, señala Yasui.
El estudio marca un hito significativo en baterías sostenibles. Mirando hacia el futuro, el activado 3D podría usarse en tecnologías que van desde electrónica portátil y almacenamiento de energía estacionaria. Con su combinación única de seguridad, reciclabilidad y procesamiento de bajo impacto, el piloto 3D podría ayudar a reducir los costos de producción de baterías al tiempo que minimiza el daño ambiental, moviéndonos un paso más cerca de una economía circular de baterías.
Más información: Yosuke Shiratori et al, interfaz 3D -Slime basada en agua de borato electrolitos cuasi -sólidos para baterías de iones Li, materiales avanzados (2025). Dos: 10.1002/ADMA.202505649
Proporcionado por el Instituto de Ciencias Tokio
Cita: Electrolito cuasi-sólido desarrollado para baterías de iones de litio más seguras y verdes (2025, 13 de agosto) Recuperado el 13 de agosto de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-08-quasi-solid- electrolyte-safer-greener.html
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