Las baterías de iones de litio son el corazón de la movilidad eléctrica y de la electrónica moderna. Gracias a su alta densidad energética y larga vida útil, alimentan desde smartphones hasta vehículos eléctricos. Sin embargo, tras su aparente fiabilidad se esconde un problema persistente que preocupa a ingenieros y científicos desde hace años: el crecimiento de dendritas de litio, una de las principales amenazas para la seguridad y el rendimiento de las baterías.
Las dendritas son estructuras microscópicas, con forma de agujas o ramas, que se forman cuando el litio metálico no se deposita de manera uniforme sobre el ánodo durante la carga y descarga. En condiciones ideales, el litio debería formar una capa homogénea. Pero cuando el proceso se descontrola, estas “ramas” comienzan a crecer hacia el interior de la celda, con consecuencias potencialmente graves.
Son un riesgo que preocupa a los fabricantes de baterías
El mayor riesgo asociado a las dendritas es la seguridad. Si llegan a atravesar el separador que mantiene aislados el ánodo y el cátodo, pueden provocar un cortocircuito interno. Este fenómeno genera un aumento brusco de temperatura que puede desencadenar una fuga térmica, incendios e incluso explosiones, un escenario especialmente crítico en vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía.
Además del peligro, las dendritas degradan el rendimiento. Su formación consume litio activo, reduciendo progresivamente la capacidad de la batería. También incrementan la resistencia interna, lo que disminuye la eficiencia de carga y descarga y acorta la vida útil. En los paquetes de baterías, donde conviven muchas celdas, el crecimiento desigual de dendritas puede provocar un envejecimiento irregular, afectando al conjunto y elevando los costes de mantenimiento.
La formación de dendritas es un proceso complejo influido por múltiples factores. Una alta densidad de corriente, típica de la carga rápida, favorece la acumulación localizada de litio. Las propiedades del electrolito también son clave: una baja conductividad iónica o una capa SEI (interfase sólido-electrolito) inestable pueden provocar depósitos irregulares. La temperatura juega un papel doble, ya que tanto el frío extremo como el exceso de calor alteran la difusión de los iones y la estabilidad química. A ello se suman la rugosidad de la interfaz, el diseño del ánodo y las estrategias de carga y descarga utilizadas.
Aparecen por etapas
El crecimiento de dendritas no ocurre de forma instantánea. Primero se forma la capa SEI; después aparecen pequeños núcleos de litio que rompen esa protección y, finalmente, las estructuras crecen en forma de “bigotes”, musgo o árboles metálicos. Comprender estas etapas es clave para combatir el problema.
Por ello, la industria trabaja en múltiples frentes. La modificación de la SEI mediante aditivos, el uso de electrolitos sólidos con mayor resistencia mecánica, separadores reforzados, ánodos con estructuras tridimensionales y protocolos de carga más inteligentes son algunas de las estrategias más prometedoras. Las baterías de estado sólido, en particular, se presentan como una barrera física contra las dendritas, aunque aún no eliminan el problema por completo.
A largo plazo, el control del crecimiento de dendritas será decisivo para lograr baterías más seguras, duraderas y con mayor densidad energética. Resolver este desafío no solo mejorará la confianza en los vehículos eléctricos, sino que acelerará la transición hacia un sistema energético más sostenible.