Las baterías de iones de litio se utilizan en teléfonos inteligentes, portátiles, coches eléctricos y sistemas estacionarios de almacenamiento de energía. Aunque su diseño apenas ha cambiado a lo largo de los años, persiste un problema fundamental: el envejecimiento paulatino de las células. Esta es la razón por la que las baterías de iones de litio pierden capacidad con el tiempo.
Un equipo de investigadores de la Universidad de Maryland (a través de nuevocientífico) descubrió una nueva solución que podría prolongar la vida útil de las baterías de iones de litio, todo ello sin cambiar la estructura interna de la celda ni los procesos de producción existentes.
¿Por qué envejecen las baterías de iones de litio?
Cada batería de iones de litio consta de dos electrodos: un ánodo negativo y un cátodo positivo. Entre ellos hay un electrolito líquido a través del cual migran los iones de litio durante la carga y descarga. Con el tiempo, este electrolito se deteriora y los subproductos se depositan en capas extremadamente finas sobre los electrodos.
En realidad, este efecto subproducto es deseable en el ánodo, donde forma una capa estable que protege el electrodo de un mayor desgaste, lo que hace que la batería sea más duradera. Desgraciadamente, no ocurre lo mismo con el cátodo, que trabaja en condiciones altamente oxidantes y no forma una capa protectora comparable. Por tanto, envejecimiento y deterioro.
Cómo funciona la nueva solución
El equipo, dirigido por el científico de materiales Chunsheng Wang, investigó un nuevo enfoque que no sintoniza los electrodos, sino el electrolito intermedio. Inspirándose en reacciones conocidas de la química orgánica, ajustaron sus propiedades para que las transferencias de iones estuvieran más controladas.
El efecto es que el electrolito ya no se deteriora de forma aleatoria, sino de forma controlada, formando una capa protectora uniforme y estable sobre el cátodo, que frena una mayor degradación. Lo más importante es que para ello no se necesitan materiales exóticos. Según los investigadores, utiliza productos químicos y procesos que ya se utilizan en la industria de las baterías.
Otra ventaja de este proceso es su flexibilidad. La composición de la capa protectora del cátodo se puede variar. Una capa más gruesa aumenta la estabilidad y prolonga la vida útil de la batería, pero ralentiza el transporte de iones, mientras que una capa más delgada permite mayores potencias y densidades de energía, pero da como resultado un desgaste más rápido.
Esto permitiría adaptar las baterías a su aplicación específica, por ejemplo, máxima durabilidad en sistemas estacionarios de almacenamiento de energía o máximo rendimiento en vehículos eléctricos.
¿Qué significa esto para ti?
Queda por ver hasta qué punto esta nueva solución prolongará realmente la vida útil de las baterías de iones de litio. La tecnología se encuentra en la fase inicial de prueba y aún no se dispone de datos fiables a largo plazo.
Sin embargo, los expertos se muestran optimistas al respecto. El experto en almacenamiento de energía Michel Armand del centro de investigación español CIC energiGUNE describió la formación controlada de una capa protectora en el cátodo como un paso importante hacia baterías más duraderas.
Para los consumidores, nada cambiará en el corto plazo. Sin embargo, a medio y largo plazo, esta solución podría ayudar a que las baterías de los dispositivos cotidianos conserven su capacidad y mejoren su longevidad, sin que los fabricantes tengan que desarrollar tipos de celdas completamente nuevos.
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