Descubren la forma de hacer de las baterías de litio-metal, con 1.000 km de alcance, una opción real: dejar que se echen una «siesta»

La investigación por hacer de los coches eléctricos una opción real para nuestro día a día pasa por buscar alternativas a las actuales baterías de iones de litio. Estas copan el gran protagonismo en el mercado de los vehículos eléctricos, pero presentan ciertas desventajas.

Las (muchas) alternativas que están en estudio en laboratorios del mundo quieren poner remedio, precisamente, a estas desventajas. Las baterías de litio-metal apenas son habituales en el sector por un motivo principal: se degradan de forma muy rápida durante su funcionamiento, lo que las hace inviables para los coches eléctricos y para su uso día a día.

Los investigadores de la Universidad de Stanford pueden haber dado con la tecla para que esto último no sea una barrera y hacer de las baterías de litio-metal una opción real. Y así, aprovechar una de sus grandes ventajas, la de poder duplicar las autonomías de las actuales de iones de litio, superando incluso la barrera psicológica de los 1.000 kilómetros con una sola carga.

Cómo hacer las baterías de litio-metal una alternativa

¿Cuál es el truco? Suena extraño, pero básicamente es dejarlas que se echen una «siesta». Traducido: dejar que se descarguen por completo y dejarlas inactivas para que descansen durante unas cuantas horas.

Para analizar el por qué esta es la solución, hay que entender primero las particularidades de estas baterías. Por un lado tenemos las baterías de iones de litio convencionales, que tienen un ánodo de grafito y un cátodo de óxido metálico de litio (separados por un electrolito líquido o sólido para mover los iones de litio de uno a otro).

Por su parte, la batería de litio-metal sustituye dicho ánodo por otro con metal de litio galvanizado. De esta forma, se puede almacenar el doble de energía usando el mismo espacio y se ahorra peso, lo que en un coche eléctrico se puede traducir en el doble de autonomía.

El problema de esta última está en su rápida degradación: al descargarse, se genera el llamado litio muerto. O lo que es lo mismo, trozos de litio metálico que se aíslan y quedan atrapados en la interfase de electrolito sólido (SEI). Una especie de «matriz esponjosa» entre el ánodo y el electrolito que «les impide participar en reacciones electroquímicas». En consecuencia, se pierde rápidamente capacidad.

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La solución hallada en Stanford viene a comprobar, primero, cómo la matriz SEI se empieza a disolver cuando la batería está inactiva. Dejándola reposar durante unas horas, se «elimina todo el litio metálico del ánodo y parte de la matriz SEI que rodea al litio muerto se disuelve».

Y es entonces que, cuando se vuelve a recargar la batería, el litio muerto 'vuelve a la vida' y se reconecta con el ánodo, «porque hay menos masa sólida en el camino».

«Anteriormente pensábamos que esta pérdida de energía era irreversible, pero nuestro estudio demostró que podemos recuperar la capacidad perdida simplemente dejando reposar la batería descargada», reconocen los responsables del estudio, que confirmaron visualmente la desintegración del SEI residual.

Baterías de litio-metal: solución fácil para los fabricantes

«Estábamos buscando la forma más fácil, barata y rápida de mejorar la vida útil del ciclo del metal de litio», comenta el coautor principal del estudio Wenbo Zhang, quien da otra clave: la facilidad para hacer que estas baterías de litio-metal puedan cumplir con el proceso antes descrito.

«Estas mejoras se pueden lograr simplemente reprogramando el software de administración de baterías, sin costos adicionales ni cambios necesarios en el equipo, los materiales o el flujo de producción».

Fuente: News StanfordFotos: Freepik / Wenbo Zhang/Universidad de Stanford