Adiós al litio (quizás): la nueva batería de hierro que aguanta 6.000 ciclos y cuesta mucho menos. Científicos chinos han logrado que una batería de flujo de hierro funcione durante miles de cargas y descargas sin apenas perder capacidad. El hallazgo, publicado en un instituto de investigación de metales, podría abaratar el coche eléctrico y cambiar el almacenamiento de energía renovable en las ciudades.
Vivimos rodeados de baterías de litio. Están en nuestros móviles, portátiles, patinetes y, sobre todo, en los coches eléctricos. Funcionan bien, pero tienen tres problemas: son caras (el litio no es barato), se degradan con el tiempo (cada carga y descarga las desgasta) y requieren materiales complejos de obtener. La alternativa que acaba de presentar un equipo del Instituto de Investigación de Metales de la Academia China de Ciencias podría cambiar esta foto.
¿Qué es una batería de flujo y por qué el hierro?
Antes de entrar en materia es importante dejar claro lo que es una batería normal y una de flujo. Una pila o batería clásica (como la del móvil) guarda la electricidad en electrodos sólidos. Cuando se gasta, los materiales se van degradando. Una batería de flujo funciona de otra forma: la energía se almacena en dos líquidos (electrolitos) que están en depósitos separados. Cuando necesitas electricidad, esos líquidos se bombean a una celda central, reaccionan y generan corriente.
El truco está en que los líquidos pueden ser de distintos materiales. El equipo chino ha usado hierro en el lado negativo (lo llaman «electrolito negativo de complejo de hierro»). El hierro es barato, abundante (es el metal más común en la Tierra) y no tóxico. Frente al litio, que cuesta unos 10-15 dólares el kilo y su extracción tiene problemas medioambientales, el hierro cuesta céntimos.
El problema que tenían estas baterías… y cómo lo han resuelto
Históricamente, las baterías de flujo de hierro funcionaban mal. El hierro tiende a formar depósitos sólidos desordenados (como escamas) que acaban taponando el sistema y matando la batería a los pocos ciclos. Esto las hacía poco prácticas. Los investigadores chinos han diseñado una jaula molecular a medida.
Han creado un electrolito donde el hierro va «encerrado» en un complejo químico con dos características clave:
- Alto impedimento estérico: es un término técnico que significa que las moléculas de hierro tienen un «volumen» grande, como una pelota de espuma, que impide que se peguen entre ellas y formen esos depósitos dañinos.
- Interfaz cargada negativamente: añadieron una carga negativa alrededor, de forma que las moléculas de hierro se repelen entre sí (como los imanes cuando juntas los polos iguales).
El resultado es un líquido donde el hierro circula libremente sin atascarse. La batería ha funcionado durante más de 6.000 ciclos de carga y descarga sin perder capacidad. Para que te hagas una idea, una batería de litio de coche suele durar entre 1.000 y 2.000 ciclos. Esto es entre tres y seis veces más.
El dato clave: 99,4% de eficiencia coulómbica
La eficiencia coulómbica es una medida de cuánta electricidad que metes en la batería puedes recuperar después. Si metes 100 unidades y sacas 95, la eficiencia es del 95%. El 99,4% que han logrado los chinos es casi la perfección: de cada 100 electrones que guardas, recuperas 99,4. Las pérdidas son mínimas.
Además, incluso forzando la batería a ritmos altos (ellos hablan de 150 mA por cada centímetro cuadrado, que es un ritmo de carga rápido), la eficiencia energética se mantuvo en un 78,5%. A modo de comparación, las baterías de litio estándar están entre el 85-95% a ritmos suaves, pero caen mucho cuando las exiges.
Del coche eléctrico a la ciudad entera
Aquí viene lo interesante. Por su diseño (depósitos de líquido), estas baterías de flujo de hierro no son pequeñas. No van a poner una en tu móvil ni en una moto. Su tamaño es de armario o de contenedor. Pero para dos usos son ideales:
- Estaciones de carga ultrarrápidas para coches eléctricos: imagina una gasolinera eléctrica con varios cargadores de 350 kW. Necesita un gran almacenamiento de energía para no colapsar la red. Una batería de flujo de hierro puede estar detrás, cargándose lentamente por la noche (cuando la electricidad es barata) y soltando toda la potencia en ráfagas por el día. Con 6.000 ciclos, duraría más de 15 años usándose a diario.
- Almacenamiento en barrios o urbanizaciones: para aprovechar la energía solar de las placas del tejado, hoy necesitas baterías de litio caras que duran 10 años. Con hierro, la misma instalación costaría la mitad y duraría el doble. El texto original menciona «integración de energías renovables a escala de red», que significa poder guardar el exceso de sol o viento para usarlo cuando haya nubes o calma.
Una alternativa real, pero no mágica
El litio tiene un problema de dependencia. El hierro, en cambio, está en todos los continentes, en enormes cantidades. No va a desaparecer el litio de un día para otro. El coche eléctrico necesita baterías ligeras y pequeñas, y las de flujo de hierro son pesadas (por los tanques de líquido). Pero para todo lo que sea almacenamiento fijo (casas, fábricas, estaciones de carga, redes eléctricas), esta tecnología puede abaratar drásticamente los costes.
Si esto se escala industrialmente, el coste de la electricidad para mover un coche podría hundirse, no porque la gasolina baje, sino porque guardar energía será ridículamente barato.
