{"id":150,"date":"2025-07-01T07:10:00","date_gmt":"2025-07-01T13:10:00","guid":{"rendered":"https:\/\/revistaece.dataware.cloud\/?p=150"},"modified":"2025-07-04T17:53:57","modified_gmt":"2025-07-04T23:53:57","slug":"baterias-de-oxidos-solidos-mejorando-el-almacenamiento-de-energia","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistaece.dataware.cloud\/?p=150","title":{"rendered":"Bater\u00edas de \u00f3xidos s\u00f3lidos: mejorando el almacenamiento de energ\u00eda"},"content":{"rendered":"\n
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ISSN: 3061-7936<\/a><\/div>\n\n\n\n
DOI: 10.64121\/rece.2025v3.mg006<\/a><\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

Mata-L\u00f3pez Diana Laura1<\/a><\/sup>, G\u00f3mez-Garc\u00eda J Francisco2<\/a><\/sup><\/p>\n\n\n\n

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\u201cLa qu\u00edmica del estado s\u00f3lido es el arte de construir arreglos at\u00f3micos deseables bas\u00e1ndose en la informaci\u00f3n oculta en la tabla peri\u00f3dica<\/em>.\u201d (Abakumov A.M, Fedotov S.S., Antipov E.V. y Tarascon J.M., 2020)<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n\n

La cantidad de energ\u00eda que necesita nuestra sociedad crece d\u00eda con d\u00eda y con ello, tambi\u00e9n, la necesidad de desarrollar dispositivos que puedan almacenar y distribuir energ\u00eda el\u00e9ctrica de manera eficiente. Nuestra vida cotidiana se basa en el uso de dispositivos electr\u00f3nicos o tecnolog\u00edas que dependen de estos, como el internet, porque ya no imaginamos nuestra vida sin celulares, computadoras, pantallas ni redes sociales. Por esta raz\u00f3n se necesitan bater\u00edas m\u00e1s eficientes y con mayor capacidad de almacenamiento para dispositivos m\u00e1s peque\u00f1os, como ejemplo est\u00e1n las bater\u00edas de ion-litio.<\/p>\n\n\n\n

A nivel industrial estas bater\u00edas no funcionan de la mejor manera, se necesitan de dispositivos m\u00e1s grandes, menos costosos, pero igual de eficientes que las bater\u00edas de ion-litio que encontramos en nuestros dispositivos. Una bater\u00eda, a grandes rasgos, est\u00e1 compuesta por una terminal positiva conocida como c\u00e1todo y una negativa llamada \u00e1nodo. Cuando una bater\u00eda se carga, los electrones viajan del \u00e1nodo al c\u00e1todo, pero necesitan por d\u00f3nde moverse, a este \u201cmedio\u201d para moverse se le conoce como electrolito, este contiene muchos iones y una membrana, que se encarga de que solamente se muevan los iones de un lado a otro (figura 1).<\/p>\n\n\n\n

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Figura 1. Ilustraci\u00f3n de una bater\u00eda de plomo y las reacciones involucradas durante el proceso de carga y descarga.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Un problema de las bater\u00edas es el uso de disolventes org\u00e1nicos vol\u00e1tiles, medios \u00e1cidos o b\u00e1sicos que presentan riesgos a la salud y para el medio ambiente, por eso un reto actual es buscar disolventes que los sustituyan y no tengan los problemas de volatilidad, toxicidad o explosi\u00f3n. Otro problema que tienen las bater\u00edas \u00e1cidas (como las bater\u00edas de auto) es que se emplean electrolitos \u00e1cidos, que son peligrosos a temperaturas mayores a 200 \u00b0C (aumentando el riesgo de explosi\u00f3n), y particularmente las bater\u00edas de ion-litio tienen el problema de la escasez y el alto costo del litio. Es aqu\u00ed donde las bater\u00edas de \u00f3xidos s\u00f3lidos (SSB, por sus siglas en ingl\u00e9s) juegan un papel importante. Las bater\u00edas en estado s\u00f3lido se componen de manera similar a las bater\u00edas convencionales, la \u00fanica diferencia se encuentra en que estas utilizan materiales s\u00f3lidos que funcionan como electrolito y membrana y que trabajan mejor a temperaturas altas (mayores a 400 \u00b0C) en dispositivos m\u00e1s grandes (figura 2).<\/p>\n\n\n\n

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Figura 2. Ilustraci\u00f3n de una bater\u00eda de estado s\u00f3lido, donde se observa que ya no se emplea un electrolito l\u00edquido.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Los iones en los \u00f3xidos de estas bater\u00edas<\/strong> est\u00e1n ordenados de manera repetitiva, sin embargo, pueden presentar defectos, como irregularidades dentro de su orden, la p\u00e9rdida de un \u00e1tomo formando \u201chuecos\u201d o que se encuentre en una posici\u00f3n que no le corresponde, lo cual puede beneficiar o empeorar la manera en que los electrones se mueven en el material.<\/p>\n\n\n\n

Las principales ventajas de las bater\u00edas de estado s\u00f3lido son que estas no requieren del uso de un electrolito l\u00edquido, es decir, un disolvente org\u00e1nico vol\u00e1til o \u00e1cido, por lo que se pueden usar a temperaturas m\u00e1s altas que las bater\u00edas convencionales sin peligro de explosi\u00f3n, por ello, tambi\u00e9n son m\u00e1s seguras. Adem\u00e1s, est\u00e1n hechas de \u00f3xidos met\u00e1licos (cer\u00e1micos) que, aunque no tienen tan buena conductividad (movimiento de iones) en su interior, se puede usar un gel para aumentar el transporte de los iones dentro de la bater\u00eda, mejorando su conductividad, volvi\u00e9ndola m\u00e1s segura y menos t\u00f3xica. Adem\u00e1s, como pueden tener \u201chuecos\u201d en su estructura que son de un solo tama\u00f1o y generalmente son peque\u00f1os, solo pueden pasar a trav\u00e9s de ellas especies peque\u00f1as, como lo son los electrones o iones, lo que les permite funcionar como una membrana-electrolito e incrementar su conductividad sin la necesidad de geles.<\/p>\n\n\n\n

Con estos materiales en estado s\u00f3lido se pueden construir bater\u00edas m\u00e1s eficientes y de materiales menos escasos, como el sodio. La principal ventaja de bater\u00edas construidas con sodio es que estar\u00edan compuestas por un elemento barato y abundante, sin embargo, se perder\u00eda su capacidad de ser port\u00e1tiles, pues el sodio es un elemento m\u00e1s pesado que el litio. Sin embargo, estas podr\u00edan emplearse a nivel industrial.<\/p>\n\n\n\n

Las principales ventajas de las bater\u00edas de estado s\u00f3lido son su alta movilidad de iones en su interior y que pueden cargarse de manera r\u00e1pida (hasta 5 minutos), su mayor desventaja es que debe emplearse en dispositivos que funcionen a temperaturas mayores a los 60 \u00baC, por lo que se espera que estos materiales sean parte de la pr\u00f3xima generaci\u00f3n de bater\u00edas que est\u00e1n pensadas para dispositivos m\u00e1s grandes y que, por ende, requieren m\u00e1s energ\u00eda para funcionar, como por ejemplo veh\u00edculos. Si bien a\u00fan quedan muchos retos y materiales por explorar, las bater\u00edas de \u00f3xidos s\u00f3lidos presentan una de las soluciones m\u00e1s viables, simples y eficientes para solucionar los problemas de almacenamiento energ\u00e9tico que tenemos en la actualidad.<\/p>\n\n\n\n

Referencias<\/h2>\n\n\n\n