Las baterías de iones de litio siguen siendo, en la actualidad, el núcleo de casi todos los dispositivos que recargamos: del teléfono al vehículo eléctrico pasando por casi todo lo que tengas inalámbrico como auriculares, relojes inteligentes y mucho más. Sin embargo, presentan un punto débil bien conocido entre los ingenieros especializados en baterías y esto es que su capacidad disminuye con cada ciclo de carga.
Ahora, un grupo de científicos japoneses afirma haber hallado un método sencillo —y notablemente efectivo— para ralentizar ese deterioro sin modificar el material del ánodo.
Un compuesto con nombre casi impronunciable y resultados alentadores
El descubrimiento procede del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Japón (JAIST). Allí, un equipo dirigido por el profesor Matsumi creó un aditivo electrolítico al que bautizaron como pentafluorofenil tiofeno imina, abreviada como FPTI.
Aunque no pretendían sustituir el grafito del ánodo, sí que buscaban optimizar la película protectora que aparece de forma espontánea en los primeros ciclos de carga, denominada interfase de electrolito sólido (SEI).
Aunque no se ve a simple vista, esa capa resulta decisiva para la durabilidad de cualquier celda de litio. Funciona como una membrana selectiva que deja circular los iones de litio entre el electrolito y el electrodo, pero impide que se produzcan reacciones químicas no deseadas. Si la SEI se desestabiliza, consume litio activo y eleva la resistencia interna, lo que acelera lo que nosotros conocemos como la pérdida de capacidad o degradación.
El flúor, pieza clave de un blindaje más robusto
Los científicos añadieron FPTI a un electrolito habitual de iones de litio y probaron dos dosis: 2 y 4 miligramos por mililitro. Comprobaron que el aditivo reaccionaba de manera preferente en los ciclos iniciales y favorecía una SEI más conductora y estable sobre el grafito.
Con la dosis mayor, la resistencia de la SEI bajó de 7,6 ohmios en la celda de referencia a solo 2,2 ohmios. La resistencia de transferencia de carga también disminuyó, de 41,8 a 19,8 ohmios, y la difusión de iones de litio se incrementó.
El grupo identificó además qué fragmentos de la molécula de FPTI aportaban ese efecto. Los derivados de azufre e imina se integraron en la interfase, mientras que la parte fluorada favoreció una capa rica en fluoruro de litio.
Celdas que soportan 1.000 ciclos con mínima pérdida de capacidad
Los resultados más destacados surgieron en los ensayos de larga duración. Las celdas de grafito con 2 mg/ml de FPTI conservaron el 89,4 % de su capacidad máxima tras 1.000 ciclos. Con 4 mg/ml, el valor alcanzó el 95,6 %.
Por comparación, la celda de control —sin aditivo— retuvo apenas el 62,7 % de su capacidad en el mismo periodo y ya acusaba una reducción notable a partir de unos 350 ciclos.
Este estudio muestra que no siempre es necesario reinventar los materiales de una batería para ganar rendimiento. A menudo basta con actuar sobre la química de su interfase más sensible para obtener mejoras relevantes.
