Nos siguen llegando evidencias de que la carrera por lanzar las baterías más eficientes, con más autonomía, que se carguen antes y que se carguen en menos tiempo, es encarnizada, especialmente en China. Lo último que se sabe al respecto nos llega a través de una publicación de Nature Communications del 24 de agosto, después de que un equipo de Tianmushan Laboratory, de la Universidad de Beihang y la Universidad de Tsinghua, habría creado una batería ligera de litio metal tipo bolsa que supera los 600 Wh/kg. Para entender el alcance de lo logrado, hay que partir de las baterías de ion-litio actuales, con ánodo de grafito, que llegan a un máximo de 350 Wh/kg.
Por qué el litio metal es tan difícil de domar
La clave está en entender lo que cambia si lo comparamos con una batería normal. Las de hoy en día están compuestas de grafito en el ánodo, pero las de litio de metal, llevan litio puro en vez de grafito, mucho más ligero y con mucha más capacidad. Pero los problemas surgen cuando se somete el litio metálico a tensiones altas, ya que el electrolito se degrada, aparecen dendritas, y eso acaba perforando el separador y provocando cortocircuitos.
Un equipo chino ha querido solucionar el problema desde el electrolito, con un sistema llamado «estructura de solvatación de fuerte coordinación con aditivos». Lo que hacen es meter una cantidad pequeña de un aditivo para sacrificarse él mismo antes que otros componentes del electrolito durante los ciclos de carga. Con este aditivo se logra crear una capa protectora con más resistencia sobre los electrodos, al mismo tiempo que también frena el consumo de otros materiales del electrolito que se van degradando con el uso.
En los ensayos y las pruebas llevadas a cabo por el momento, una celda de 10 Ah con cátodo de níquel alto (NCM811), alcanzó los 550,7 Wh/kg y logró aguantar el 80% de su capacidad tras 180 ciclos. Al combinar el cátodo por un óxido en capas rico en litio y manganeso, la cifra se elevó hasta los 602,5 Wh/kg, pero la retención del 80% solo alcanzó los 60 ciclos. Cuanta más energía por kilo, menos ciclos aguanta.
De laboratorio a coche eléctrico hay un trecho largo
Kai Liu es uno de los autores de este estudio y pertenece al departamento de ingeniería química de Tsinghua, y en unas declaraciones afirma que todo esto todavía está en fase de investigación, y el propio contexto del estudio, confirma que, con coches eléctricos, por el momento, se ha probado poco o nada, porque se habla de pruebas en drones y los aviones eVTOL, este último, un sector de la «economía de baja altitud» que está teniendo un gran crecimiento en China y que requiere de una autonomía de vuelo antes que autonomía de carretera.
Una cosa son las pruebas de laboratorio y otra cosa es pasar de 60 a 180 ciclos en un pack que pueda aguantar cientos de miles de kilómetros durante muchos años, supone un desafío, ya no solo de ingeniería, también en coste, fabricación en serie, seguridad a gran escala, envejecimiento real, todo ello no queda resuelto con una cifra de densidad energética espectacular en un paper.
Y como decimos, este no es un caso o experimento aislado, hay muchas investigaciones en curso que buscan cosas parecidas, por ejemplo, acaban de aparecer otros dos trabajos similares casi al mismo tiempo: uno en la Universidad de Tianjin, también publicado por Nature, donde han logrado una celda de litio metal por encima de 600 Wh/kg usando un electrolito distinto, «deslocalizado», pero con un electrolito tan escaso, solo pudo aguantar entre 90 y 100 ciclos.
Otro equipo ha logrado 604,2 Wh/kg partiendo de una celda de estado sólido. Lo que todos tienen en común es que están alcanzando cifras que hace unos años parecían imposibles, pero con ciclos de vida aún muy lejos de lo que exige un coche.
CATL también está en esto, con otra estrategia
CATL es el mayor fabricante de baterías eléctricas y también está trabajando en proyectos similares, aunque recorriendo diferentes caminos. En 2023 presentó su batería de materia condensada, con hasta 500 Wh/kg anunciados. En principio estaba pensada para la aviación, pero ya hay una versión para automóviles de 350 Wh/kg a nivel de celda, y el sistema aeronáutico de 350 Wh/kg.
Pero también, CATL tiene un ojo puesto en las baterías de litio-aire, que podrían tener un límite de 12.000 Wh/kg según las teorías, lo que sería comparable con la energía de la gasolina. Aunque de momento, como decimos, esto sería el techo teórico, nada que se haya llevado a práctica, que sepamos.
La carrera por las baterías está siendo dura, lógico, porque es el empujón que necesita la movilidad eléctrica para acabar de despegar. En el momento que logren más autonomía, menos tiempo de carga y menos peso, se dará un paso de gigante para que veamos muchos más coches eléctricos en las carreteras de todo el mundo.
