Las baterías de litio-litio (LMB) se consideran como uno de los mejores sistemas de baterías de próxima generación gracias a su alta densidad energética, junto con las populares baterías de estado sólido. Las pilas LMB se presentan especialmente importantes para aplicaciones de alta potencia, como vehículos eléctricos de largo alcance y aviación. Sin embargo, estas baterías se han enfrentado durante mucho tiempo a un equilibrio entre la densidad energética y la vida útil. CATL, el mayor fabricante de baterías del mundo, anuncia ahora un gran y prometedor avance. Los chinos han conseguido duplicar su durabilidad sin comprometer la densidad energética ni el rendimiento.
Investigaciones anteriores se han centrado en mejorar el rendimiento de las celdas mediante la optimización de las estructuras de solvatación y las interfases sólido-electrolito. Estos enfoques a menudo comprometen la vida útil, lo que impide ofrecer soluciones comercialmente viables. Uno de los problemas más importantes era la falta de comprensión de la degeneración de los compuestos de la batería. Los ingenieros de CATL han ideado un conjunto de técnicas que permiten rastrear la evolución de la química de la batería, principalmente el litio para determinar cómo se degrada y, por lo tanto, cómo evitar dicha descomposición.
Todavía queda mucho para su aplicación en el mundo real
CATL ha descubierto que, contrariamente a las suposiciones previas, la principal causa del fallo de la celda no está en la degradación del disolvente, ni en la acumulación de litio muerto ni en la alteración del entorno de solvatación, sino el consumo continuo de la sal electrolítica LiFSI. Hasta un 71% de material consumido al final de su vida útil. Los resultados resaltan la necesidad de ampliar el enfoque de la industria más allá de la eficiencia coulombiana (EC), considerada durante mucho tiempo la métrica clave para las baterías LMB, para incluir también la durabilidad del electrolito como un factor crítico para un rendimiento sostenido. Gracias a este descubrimiento se ha encontrado la forma de aumentar la vida útil de las baterías de metal de litio.
Basándose en estos nuevos conocimientos, los chinos han optimizado la formulación del electrolito introduciendo un diluyente de menor peso molecular. Este ajuste ha amentado la fracción de masa de la sal LiFSI, a la vez que se mejora la conductividad iónica y se reduce la viscosidad, todo ello sin aumentar la masa total del electrolito utilizado. El prototipo LMB resultante, si bien presenta la misma EC que la generación anterior, duplica su vida útil a 483 ciclos, pudiéndo adoptarse en nuevos diseños con una densidad energética superior a los 500 Wh/kg. Este avance marca un cambio de paradigma en el desarrollo de baterías con alta densidad energética y diseñadas para durar.
Gracias a los trabajos de laboratorio, CATL toma la delantera en lo que a baterías LMB se refiere. La compañía sigue siendo el mayor productor del mundo en parte a la enorme inversión en I+D que realiza cada año. Sólo el año pasado los chinos invirtieron 18.600 millones de yenes, algo más de 2.000 millones de euros, en investigación y desarrollo. Sin embargo, todavía queda mucho para que veamos una batería LMB acoplada a un coche eléctrico de gran autonomía. CATL no ha querido aportar datos estimados de rendimiento. El desarrollo sigue su curso. Si bien ahora ya saben cómo hacer la batería más duradera todavía quedan muchos retos a los que enfrentarse y solucionar.