Tesla es considerada una de las empresas más avanzadas en cuanto a la tecnología de sus baterías. Las celdas instaladas en sus vehículos se encuentran entre las que mejor rendimiento y durabilidad ofrecen de todas las que se comercializan en el mercado. Muchos de estos logros tecnológicos son mérito de Jeff Dahn, pionero en el desarrollo de baterías de iones de litio. Dahn comenzó a trabajar con ellas a finales de la década de los 70 y ahora dirige un laboratorio de investigación de baterías en la Universidad de Dalhousie, en Halifax, Canadá.
Este laboratorio es conocido por sus vínculos con Tesla con quien lleva años trabajando con el objetivo de lograr una batería capaz de soportar un millón de millas (1,6 millones de kilómetros) sin que la degradación de su química la penalice. El acuerdo entre ambas partes fue firmado en 2015. Desde 2016, Tesla ha financiado varios trabajos de investigación de baterías en Dalhousie. Al menos, seis de las solicitudes de patentes de pilas de iones de litio de Tesla incluyen a Dahn y a los miembros de su equipo, que figuran como co-inventores. Ahora, podría añadirse una nueva si logra convertir su última investigación en un producto comercial.
Según un artículo publicado en el Journal of Electrochemical Society, Dahn y su equipo están trabajando en un nuevo cátodo monocristalino que no contiene cobalto. En una celda ternaria NMC (compuesta por níquel, manganeso y cobalto), los electrodos monocristalinos tienen ciclos de vida más largos que los policristalinos. La razón es que estos últimos desarrollan microfisuras, lo que reduce significativamente la vida de la celda. Los materiales monocristalinos muestran muy poca presencia de microfisuras, incluso después de más de 1.000 ciclos de carga y descarga.
Sin embargo, uno de sus inconvenientes es que son muy caros, llegando a representar el 76% del coste total de la celda y el 55% del paquete de baterías, lo que supone una barrera para su implementación a escala comercial. Aquí es donde entra en escena la investigación de Dahn y su equipo, eliminando el costoso cobalto de su química.
El resultado es un material para el cátodo formado por un óxido en capas de cristal único sin cobalto, conocido como NM64, porque en su composición entra un 60% de níquel y un 40% de manganeso. Esto significa que, frente a la química NMC 811, que utiliza Tesla actualmente, se reduce el níquel del 80% al 60%, aumentando el manganeso, lo que también repercute en una reducción todavía mayor del coste.
Según los resultados que se han obtenido de la investigación, la celda tiene una excelente estabilidad a voltajes elevados de hasta 4,4 voltios. El estudio también demuestra que agregar un recubrimiento de tungsteno al 0,3% al cátodo mejora la estabilidad del ciclado.
El nuevo material del cátodo es fácil de producir y las instalaciones de fabricación comerciales actuales pueden adoptar el proceso con relativa facilidad. Además, el cátodo monocristalino NM64 se genera mediante un simple proceso de síntesis, completamente seco, que no requiere agua ni productos químicos intermedios y, además, produce pocos desechos. Una diferencia fundamental con las nuevas celdas 4680 y el proceso de electrodo seco desarrollado por Tesla para ellas, que tanto complica su fabricación.
Este resultado debería reducir la complejidad, el coste y el tiempo necesarios para fabricar el cátodo y daría una vida más a las viejas baterías de iones de litio con electrolito líquido, dando tiempo así al desarrollo de electrolitos sólidos.
