La ciencia que gira actualmente en torno a las baterías de los coches eléctricos está avanzando mucho y en muchos sentidos. Pese a que muchos digan que las actuales baterías de litio (de electrolito líquido o semisólido) han tocado su techo tecnológico, lo cierto es que no es así. Para demostrarlo, un grupo de investigación chino ha dado con una nueva fórmula para hacer a estos componentes incluso más capaces que los actuales prototipos de electrolito sólido.
Las baterías de estado sólido prometen una enorme densidad energética. Esto significa que, en el mismo paquete, con peso y tamaño similar, puede albergar hasta más del doble de electricidad que sus homólogas de electrolito líquido. Sin embargo, el mencionado equipo chino va un paso más allá y alega que su batería puede incluso duplicar a las de estado sólido.
Una química de batería innovadora podría cambiarlo todo
Los equipos de investigación han sido liderados por el profesor Zhao Qing, de la Facultad de Química de la Universidad de Nankai; Chen Jun, vicepresidente ejecutivo de la Universidad de Nankai y el investigador Li Yong, del Instituto de Fuentes de Energía Espacial de Shanghai. Entre ellos, han publicado su estudio en la revista Nature.
A diferencia de los electrolitos de las baterías de litio actuales, las cuales suelen estar compuestas por sales de litio y disolventes de éster de carbonato, en las descubiertas por este equipo chino, la interacción iónica-dipolar entre el litio y el átomo de oxígeno promueve la disolución de las sales de litio. No obstante, la reducción en la humedad dificulta aumentar la densidad energética de la batería. Las interacciones fuertes impiden la transferencia de carga entre interfaces, lo que limita el rendimiento a bajas temperaturas.
Nada de esto se da en el nuevo descubrimiento del equipo chino. De hecho, en sus investigaciones de laboratorio, su batería ha resultado con un funcionamiento óptimo incluso por debajo de temperaturas extremas (-50ºC). Para poder tener esta capacidad, los investigadores diseñaron una serie de nuevas moléculas de disolventes de hidrocarburos fluorados, logrando una disolución más eficaz de las sales de litio en el electrolito.
Si se compara con los sistemas tradicionales, los disolventes de hidrocarburos fluorados ofrecen una mojabilidad y una eficiencia de utilización superior, lo que reduce la necesidad de electrolito en su interior. Por otro lado, la coordinación de litio-flúor permite procesos de transferencia de carga rápidos, incluso a temperaturas extremas.
El resultado multiplica por tres a las baterías actuales
Todo ello redunda en un punto clave: la densidad energética de su celda de batería. Utilizando este nuevo método, los investigadores ha logrado desarrollar una celda específica con altísima densidad. Esta alcanza los 700 Wh/kg a temperatura ambiente. Como referencia, las avanzadas celdas Qilin, de CATL, presentan una densidad de entre 250 y 255 Wh/kg. Es decir, casi multiplica por tres a las convencibles que se montan actualmente en muchos coches eléctricos.
Las pruebas de laboratorio también han llegado a la determinación de que su densidad energética sí se ve perjudicada por temperaturas extremas, aunque no tanto como las comercializadas actualmente. A -50ºC, la capacidad de estas seguía rondando los 400 Wh/kg.
“Las baterías de alta energía basadas en este electrolito tienen un amplio potencial de aplicación en vehículos de nueva energía, robots inteligentes incorporados, economía de baja altitud, así como en regiones extremadamente frías y aplicaciones aeroespaciales”, afirmó Chen Jun en el comunicado oficial emitido.