Diseño e implementación de ánodos avanzados para baterías de litio: de capas ultrafinas a electrodeposición controlada

Abstract

Las baterías de metal litio (LMB) se consideran una de las tecnologías de almacenamiento de energía más prometedoras, con el potencial de superar las limitaciones de las baterías de iones de litio actuales en términos de densidad energética y sostenibilidad. Sin embargo, su rendimiento electroquímico se ve comprometido por la continua degradación del ánodo de litio metálico (LMA), lo que genera problemas de seguridad y reduce la vida útil de las baterías. En un sistema ideal, las LMBs podrían prescindir del litio en el ánodo, utilizando solo un colector de corriente para depositar el litio proveniente del cátodo durante la carga. Este enfoque, conocido como batería sin ánodo, incrementa la densidad energética y simplifica la producción, aunque requiere un reservorio de litio para compensar las pérdidas de capacidad durante el ciclado.Esta tesis aborda estas limitaciones mediante el desarrollo de capas ultrafinas de litio fabricadas por evaporación térmica y su integración en LMBs, demostrando una mejora en la ciclabilidad. Además, se exploran métodos de electrodeposición de litio, optimizando las condiciones de depósito para obtener ánodos más estables. Finalmente, se investiga el uso de una sal de sacrificio en el cátodo, cuyo litio generado actúa como un reservorio en baterías sin ánodo, mejorando así la interfase electroquímica y el rendimiento general del dispositivo.