Investigadores han desarrollado una nueva batería de iones de litio de hidrogel a base de agua que no contiene flúor, significativamente más estable que versiones anteriores, y con un voltaje casi tres veces superior a ellas. Soportó con éxito 500 ciclos de carga y descarga durante un mes, conservando el 95 % de su carga. Si bien su densidad energética es solo una décima parte de la de las baterías de iones de litio, los científicos creen que futuras optimizaciones mejorarán su rendimiento. El prototipo actual podría integrarse en las pulseras de los relojes inteligentes para prolongar la vida útil de la batería, reduciendo potencialmente la frecuencia de carga a una vez por semana. Los investigadores ahora trabajan en la ampliación de la producción mediante un proceso de rollo a rollo. Sus hallazgos se publicaron en *Science Advances* el 9 de abril.
Abstract
Soft Li-ion batteries, based on conventional organic electrolytes, face performance degradation challenges due to moisture penetration and safety concerns due to possible leakage of toxic fluorine compounds and flammable solvents under mechanical damage. We design a water-scarce hydrogel electrolyte with fluorine-free lithium salt to achieve wide electrochemical stability window (up to 3.11 volts) in ambient air without hermetic packaging while balancing high stretchability (1348%), ion conductivity (41 millisiemens per centimeter), and self-healing capabilities for mechanically and chemically safe stretchable Li-ion batteries. Molecular synergy between hydrophilicity and lithiophilicity of zwitterionic polymer backbone is revealed by molecular dynamics simulations. The battery exhibits capacity retention under harsh mechanical stresses—enduring stretching, twisting, folding, and multiple through-punctures by a needle—while self-healing from repeated through cuts by a razor blade. Stable ambient operation for 1 month over 500 charge-discharge cycles (average coulomb efficiency, 95%) is achieved. A prototype self-healing electronic system with embedded soft batteries demonstrates practical application as a durable embodied energy source.
Fuente: https://www.science.org
