La tecnología de aleación híbrida de Li supera la densidad energética de las baterías de estado sólido cuando Gangfeng inicia la producción masiva de células

Ganfeng Lithium, el mayor proveedor mundial de metal de litio, ha conseguido fabricar una batería con un 95% de electrolito sólido cuya densidad energética supera la de la primera generación de baterías de estado sólido anunciada por empresas como Toyota o Samsung.

Gangfeng suministra casi la mitad del litio mundial y posee el 70% del mercado local chino, y experimenta constantemente con nuevas aplicaciones, aleaciones de electrodos y mezclas de electrolitos.

Récord de densidad energética en baterías sólido-líquido

Mediante el uso de una innovadora aleación de litio, Gangfeng consiguió entrar en la producción en masa de las primeras celdas de batería con un 95% de electrolito sólido-líquido que tienen una densidad energética de 650 Wh/kg. A modo de comparación, Toyota, Samsung y otras empresas se están preparando para lanzar productos comerciales de baterías de estado sólido en 2027 con una densidad energética de 500 Wh/kg, que antes se pensaba que era el límite teórico de la tecnología.

Un electrolito de estado sólido por sí solo no es la solución mágica para conseguir altas densidades de energía, argumenta Gangfeng. La tecnología más extendida basada en el sulfuro ofrece el doble de densidad que las actuales baterías para vehículos eléctricos, pero aún puede formar dendritas si sube más. En la nueva batería de 650 Wh/kg, la empresa dejó una pequeña parte del electrolito en forma líquida para garantizar el control de costes y la compatibilidad con las líneas de producción actuales, al tiempo que centraba sus esfuerzos en las aleaciones de electrodos de Li que permiten una mayor capacidad energética:

Hay que superar varios retos importantes en la preparación de aleaciones de litio: el litio tiene una densidad baja, y los elementos de aleación son propensos a la sedimentación, lo que conduce a la segregación composicional, que puede formar una segunda fase dura en casos graves, perforando potencialmente el separador o causando grietas de procesamiento; el punto de fusión de la aleación es más alto, lo que hace que el proceso de fusión sea más difícil de controlar. Gracias a las mejoras en el equipo y el proceso, hemos conseguido una aleación uniforme y unas propiedades mecánicas inesperadamente mejoradas: la resistencia a la tracción, la dureza y el módulo de Young de la aleación son superiores a los del litio puro, lo que mejora significativamente el problema de la rotura de bandas durante el procesamiento y aumenta la estabilidad de la producción.

Como resultado, la aleación de Li que forma los electrodos de la nueva batería de 650 Wh/kg presenta una densidad de corriente crítica (DCC) de 50 mA/cm² a una tasa de deposición de 1 mAh/cm². En condiciones de fabricación típicas de deposición de 3 mAh/cm², la DCC se mantiene por encima de los 10 mA/cm² y puede incluso alcanzar los 12,6 mA/cm², de modo que la batería puede cargarse a velocidades de 3C en 20 minutos.

Según la primera clasificación y rendimiento de baterías de estado sólido estándar, una batería de este tipo seguiría perteneciendo a la categoría híbrida sólido-líquido, ya que todavía tiene algo de electrolito líquido. Sin embargo, sigue superando las densidades energéticas de las baterías de estado sólido, salvo las de un prototipo fase de prototipo.La tecnología de las pilas híbridas sólido-líquido es una buena solución provisional, según CATL, mientras los fabricantes trabajan para reducir el coste y aumentar la vida útil de las pilas de estado sólido.

La batería de 650 Wh/kg de Gangfeng con un electrolito híbrido sólido-líquido se destinará primero a aplicaciones como los drones o los robots humanoides, donde la densidad energética es de vital importancia, y después, con el tiempo, a los vehículos eléctricos. El socio de Volkswagen en China, el Grupo FAW, anunció recientemente que está probando una berlina eléctrica con tecnología de batería sólido-líquido que arrojaba una densidad energética de 500 Wh/kg, por lo que la vía del electrolito híbrido resulta cada día más viable.

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