Piensa en la batería de tu móvil. Al principio, dura todo el día. Pero tras un año, notas que empieza a fallar a media tarde. Dos años después, vives atado a un cargador. Ese sufrimiento diario que llamamos «degradación» es el talón de Aquiles de casi todas las baterías.
Esa degradación es también tema de preocupación para los usuarios que ven como el parque automovilístico tiene un rumbo fijo hacia la electrificación, pero aún hay ciertas desconfianzas. La carrera por la mejor autonomía, pero, sobre todo, por contar con la batería con mayores garantías es una realidad. Los estudios en este sentido son constantes y todos los países tienen a científicos trabajando en el tema.
Ahora, un equipo de investigadores japoneses ha descubierto cómo hacer que una batería aguante 400 veces más ciclos de carga sin apenas degradarse. Y no lo han conseguido eliminando el problema, sino haciendo algo mucho más inteligente: usándolo a su favor.
El avance, publicado en la prestigiosa revista ACS Energy Letters por la Universidad de Tohoku, convierte una debilidad en fortaleza. Han creado una batería de magnesio en estado sólido (sin líquidos inflamables) que dura más de 1.300 horas de funcionamiento estable. Pongamos este avance en contexto, mientras una batería normal de magnesio muere a los 50 ciclos de carga, esta nueva versión supera los 400 ciclos sin apenas rendirse. ¿El arma secreta? Una aleación de magnesio y estaño.
El problema invisible: la guerra química en tu bolsillo
Miramos nuestro coche y nuestro móvil sin ser conscientes de la guerra interna que se libra todo el tiempo en la batería de nuestros dispositivos. Todo sucede en la interfaz, ese lugar donde el ánodo (el polo negativo) toca al electrolito (el medio por donde viajan las partículas cargadas). Es como la frontera entre dos países. En las baterías actuales de litio, esa frontera es problemática. En las de magnesio, es un auténtico campo de batalla.
¿Qué pasa allí? Se producen reacciones químicas no deseadas. El material del ánodo reacciona agresivamente con el electrolito y crea capas de «suciedad» que atrapan las partículas cargadas (iones). Es como si intentaras cruzar una frontera y te pusieran una pared nueva cada vez. Con cada ciclo de carga y descarga, la pared se hace más gruesa, cuesta más pasar y la batería retiene menos energía. A los 50 ciclos, la batería está muerta.
El trabajo de lo científicos hasta el momento siempre se ha centrado en intentar eliminar esas reacciones. Se han buscado mil formas para evitar que el ánodo y el electrolito se «pelearan». Pero los japoneses de la Universidad de Tohoku han dado un giro de 180 grados y han dicho: «¿Y si, en lugar de evitar la pelea, la convertimos en una alianza?»
De enemigo a aliado
Y es que siempre ha sido mejor tender puentes que romperlos y la química no está tan alejada de la vida misma. En ese buscar aliados y no enemigos, aparecen el magnesio y el estaño. Los investigadores, liderados por el profesor Hao Li, no usaron magnesio puro (que es muy reactivo y se degrada rápido). En su lugar, crearon una aleación: mezclaron magnesio con estaño en una proporción concreta. El resultado fue un nuevo material con una fórmula mágica: Mg2Sn (dos átomos de magnesio por uno de estaño).
¿Qué hace esta aleación? Algo parecido a poner un árbitro diplomático en esa frontera conflictiva. En lugar de que el magnesio reaccione de forma caótica con el electrolito, el estaño lo estabiliza. Las reacciones químicas siguen ocurriendo, pero ahora son controladas y beneficiosas.
El resultado de utilizar esta aleación ha sido espectacular y no ha dejado lugar a dudas. La nueva aleación Mg-Sn ha superado los 400 ciclos (más de 1.300 horas de prueba). La mejora es de 400 veces. Como si un neumático que se pincha cada 100 kilómetros de repente durara 40.000.
La promesa de un futuro sin litio
Muchos se pueden preguntar que si las baterías de litio funcionan, porque optar por el magnesio sabiendo además que genera problemas. La respuesta tiene dos patas: seguridad y sostenibilidad.
Las baterías de litio actuales usan un electrolito líquido inflamable. Ya sabes lo que pasa si un móvil o un patinete eléctrico se sobrecalientan: arden como una antorcha. Las baterías de estado sólido (tanto de litio como de magnesio) cambian ese líquido por un material sólido, eliminando el riesgo de incendio. Pero las de litio en estado sólido tienen otros problemas de fragilidad y coste.
Además, el magnesio es el octavo elemento más abundante en la corteza terrestre (frente al litio, que es escaso y conflictivo). Por otro lado, el magnesio puede mover dos electrones por cada ion, mientras que el litio solo mueve uno. En teoría, podría almacenar el doble de energía en el mismo espacio.
El magnesio cambia las reglas
Más allá de la aleación, este descubrimiento demuestra que el camino que se estaba siguiendo no es el único y que optar por entender las reacciones y usarlas a nuestro favor también es una opción más que viable. Como explica el profesor Hao Li: «Durante mucho tiempo, las reacciones en la interfaz se trataron como algo a evitar. Pero nuestros resultados muestran que, cuando se guían cuidadosamente en lugar de suprimirse, pueden ayudar a que las baterías funcionen de forma mucho más efectiva».
Todavía quedan años para que veas una batería de magnesio-estaño dentro de tu coche eléctrico o tu teléfono. El estudio es una prueba de concepto en laboratorio. Queda escalar la producción, abaratar costes y asegurar que funcione en condiciones reales (temperaturas extremas, cargas rápidas, miles de ciclos). Pero la dirección es impecable.
