Desarrollan una batería que podría aumentar la vida útil de los vehículos eléctricos sin reemplazarla

Según estimaciones llevadas a cabo por los expertos, el desarrollo de una batería de litio de estado de sólido estable, y de larga duración, podría aumentar la vida útil de estos vehículos de 10 a 15 años, sin necesidad de reemplazarla antes.

Desarrollan una batería que podría aumentar la vida útil de los vehículos eléctricos
Foto: Istock

Para la expansión del mercado de los vehículos eléctricos, no hay duda que las baterías de carga rápida y larga duración son simplemente esenciales. No obstante, en la actualidad, las baterías de iones de litio que se utilizan continúan presentando algunas características negativas muy importantes: tardan demasiado tiempo en cargarse, son muy pesadas y, además, también son demasiado caras.

Durante bastantes años, investigadores de todo el mundo han estado trabajando intensamente con la finalidad de aprovechar el potencial de las baterías de metal de litio de estado sólido, capaces de retener una mayor cantidad de energía en el mismo volumen. Y que, además, se cargan en una fracción del tiempo si las comparamos con las baterías de iones de litio tradicionales.

Ahora, investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de Harvard, persiguen el objetivo de desarrollar una batería de metal de litio útil no solo por su alta capacidad, sino por su densidad de energía, la cual se caracterice por ser muy estable (un problema muy común al que se vienen enfrentando los científicos desde hace años.

Los científicos han diseñado una batería de estado sólido de metal de litio estable capaz de cargarse y descargarse al menos 10.000 veces a una alta densidad de corriente, muchísimos más ciclos de los que se habían podido demostrar anteriormente. A su vez, los estudiosos emparejaron el nuevo diseño con un material de cátodo comercial de alta densidad de energía.

En la investigación, publicada en Nature, los científicos muestran que la batería de estado sólido podría ser distinta de la batería comercial de iones de litio de electrolito líquido, al poder desbloquear un rendimiento muy superior y, además, “poder aprovechar sus abundantes oportunidades”.

No hay duda que uno de los grandes desafíos de este tipo de baterías ha sido la química, ya que las baterías de litio mueven los iones del cátodo al ánodo durante la carga. Cuando el ánodo está fabricado de metal de litio, se forman distintas estructuras (dentritas) en la superficie que crecen como raíces, perforando la barrera que separa el ánodo del cátodo, aumentando el riesgo de cortocircuito o incendio.

Con la finalidad de superar este desafío, los expertos diseñaron una batería multicapa capaz de emparejar distintos materiales, de diferentes estabilidades, entre el ánodo y el cátodo, evitando con ello la introducción de las dendritas de litio al controlarlas y contenerlas.

En este diseño, el primer electrolito sería más estable con litio, pero más propenso a la penetración de dendritas. Sin embargo, el segundo electrolito sería menos estable con litio pero más inmune a las dendritas. De esta manera, las dendritas crecen a través del grafito y el primer electrolito, pero se detienen justo cuando alcanzan el segundo. Esta barrera evitaría que las dendritas puedan atravesar la capa y originar un peligroso cortocircuito en la batería.

Y lo que es aún más interesante: esta tecnología podría ayudar a aumentar la vida útil de los vehículos eléctricos, haciéndola similar a la de los automóviles de gasolina, al poder extenderla entre 10 a 15 años, sin necesidad de tener que reemplazar la batería

Es más, gracias a su alta densidad de corriente, la batería podría incluso allanar el camino para la llegada de vehículos eléctricos capaces de cargarse de forma completa en apenas 10 a 12 minutos.

Referencia: A dynamic stability design strategy for lithium metal solid state batteries, Nature (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-03486-3

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