Aumentar la autonomía de los coches eléctricos, ese parece el objetivo principal de los fabricantes en china. No obstante, la solución no es tan sencilla como «meterle baterías más grandes y punto».
El verdadero salto tecnológico llegará cuando la capacidad de almacenar más energía sea posible sin aumentar el peso. China parece estar ahora más preparada y cerca de conseguirlo. Lo que, sin duda, podría cambiar el mercado de los coches eléctricos.
La batería para coches eléctricos de alta densidad energética
Investigadores del Laboratorio Tianmushan y la Universidad de Tsinghua, ambos ubicados en China, han desarrollado una batería de litio metálico capaz de superar los 600 Wh/kg de densidad energética. La investigación demuestra que no es una celda experimental.
Los implicados en el proyecto han fabricado celdas tipo bolsa de hasta 10 Ah. Esto implica un formato más cercano al necesario para una futura aplicación real. Y es que las baterías de iones de litio que se utilizan en coches eléctricos emplean ánodos de grafito, cada vez más cerca de sus límites físicos.
De hecho, el verdadero problema es que resulta complejo superar los 350 Wh/kg a nivel de celda, el techo tecnológico de desarrollo de este tipo de baterías. El litio metálico ofrece una capacidad potencial superior.
No obstante, hasta ahora era complicado aunar una elevada densidad energética y una vida útil con un nivel aceptable de seguridad.
Un desarrollo no falto de obstáculos
El enemigo a batir son las dendritas de litio. Estas pequeñas estructuras pueden crecer sobre el ánodo durante los ciclos de carga y descarga. También se abre la posibilidad de que aparezcan otros problemas relacionados con la degradación del electrolito.
Por ejemplo, una fuga térmica. Si alguna de las celdas de las baterías de los coches eléctricos se sobre calienta, se daña o sufre un cortocircuito interno, puede incluso provocar un incendio. La probabilidad se multiplica cuando las celdas trabajan a voltajes elevados.
Los investigadores mantienen haber avanzado en ambos frentes. La clave está en una nueva estrategia aplicada al electrolito. El equipo ha conseguido proteger el interior del ánodo y el cátodo con capas protectoras estables.
Nueva protección para ánodo y cátodo
En el cátodo se forma una película fina y densa que reduce su degradación durante ciclos a alto voltaje. Al mismo tiempo, sobre el ánodo de litio metálico aparece una interfaz capaz de limitar el crecimiento de dendritas.
Además, aún presenta más ventajas. Esta solución mejoraría el transporte de los iones de litio y reduciría algunos de los riesgos asociados a esta química. Entre ellos el mencionado anteriormente: el crecimiento de dendritas.
Primeros resultados: un 80% de capacidad después de 180 ciclos
Las investigaciones ya arrojan los primeros resultados. Una celda tipo bolsa de 10 Ah, equipada con un cátodo ternario rico en níquel alcanzó una densidad energética de 550 Wh/kg. Esta, después de 180 ciclos, conservaba alrededor del 80% de su capacidad.
Después, utilizando un material de cátodo rico en litio y basado en magnesio los resultados fueron aún mejores: 602,5 Wh/kg. Esto es un 50% más que la densidad de muchas baterías de última hornada actuales.
Aún en fase de prueba: queda tiempo para que llegue al mercado
El equipo a cargo recuerda que, aunque esta tecnología permitiría desarrollar coches eléctricos con mucha más autonomía y un peso similar, aún se encuentra en fase de pruebas. Tendría aún más interés en drones y aeronaves eléctricas eVTOL; aquí cada kg cuenta.
Todavía tiene que demostrarse que se puede fabricar de forma segura, económica y capaz de hacerse a gran escala. No obstante, ya hay un dato: 600 Wh/kg, un nuevo límite antes no alcanzado que podría servir para la próxima generación de coches eléctricos.
