La mayoría de las personas que conducen vehículos eléctricos se preocupan por algunas cosas: qué tan lejos puede llegar el automóvil con una carga completa, cómo funciona la batería cuando hace mucho frío afuera y qué tan rápido se puede recargar. Un nuevo artículo de investigación publicado en la revista Nature el 25 de febrero muestra que podríamos estar cerca de resolver dos de esos problemas a la vez.
La investigación proviene de un equipo dirigido por el profesor Zhao Qing y el académico Chen Jun de la Universidad de Nankai, junto con Li Yong del Instituto de Fuentes de Energía Espacial de Shanghai. Encontraron una manera de hacer que las baterías de litio sean mucho más potentes. En concreto, alcanzaron una densidad energética de 700 Wh/kg. Las mejores baterías utilizadas en los automóviles hoy en día suelen alcanzar un máximo de entre 250 Wh/kg y 255 Wh/kg, y las baterías de estado sólido prometen alrededor de 500 Wh/kg.
Para entender por qué esto es importante, piense en una batería como si fuera un tanque de combustible. Si tienes dos tanques del mismo peso, pero uno contiene tres veces más energía, tu coche puede recorrer mucho más lejos sin detenerse. La nueva tecnología casi triplica la capacidad energética en comparación con los estándares actuales. Esto significa que los coches eléctricos podrían llegar a recorrer distancias mucho más largas sin necesidad de paquetes de baterías enormes y pesados que pesen sobre el vehículo.
El secreto de este salto de potencia reside en el líquido del interior de la batería: el electrolito. Las baterías utilizan una mezcla de sales de litio y disolventes de carbonato, que dependen de átomos de oxígeno para ayudar al litio a moverse. Esto funciona bastante bien, pero tiene grandes desventajas. Los electrolitos líquidos son espesos y no se esparcen fácilmente. También dejan de funcionar bien cuando baja la temperatura, razón por la cual muchos vehículos eléctricos pierden autonomía durante el invierno.
El equipo chino decidió probar algo diferente. Crearon un nuevo tipo de líquido utilizando disolventes de hidrocarburos fluorados. En lugar de utilizar oxígeno para mover el litio, utilizaron flúor. Este cambio hace que el líquido sea mucho más "húmedo", por lo que la batería necesita menos para funcionar. Debido a que el líquido es más fluido y fluye mejor, puede mover la energía mucho más rápido.
El nuevo diseño se comporta increíblemente bien en condiciones de frío. Las baterías tradicionales a menudo fallan cuando hace mucho frío, pero las nuevas celdas aún pueden funcionar a -50°C. Incluso a esa temperatura extrema, la batería mantiene una densidad de energía de casi 400 Wh/kg. Eso sigue siendo más alto que lo que ofrecen la mayoría de los vehículos eléctricos de alta gama a temperatura ambiente en la actualidad.
El equipo explicó que tenían que tener mucho cuidado al crear el nuevo electrolito: tenían que equilibrar el "espacio" dentro del líquido para que los átomos de litio pudieran moverse libremente. Al cambiar del oxígeno al flúor, eliminaron el cuello de botella que impedía el rendimiento, permitiendo que la batería fuera más liviana y más fuerte al mismo tiempo.
Muchas empresas están compitiendo para fabricar baterías de estado sólido, que a menudo se denominan el "santo grial" de la industria. Pero incluso estas baterías normalmente sólo alcanzan unos 400 Wh/kg. El nuevo descubrimiento muestra que las baterías "líquidas" en realidad pueden vencer a la tecnología de estado sólido si la química es la correcta. Si esto va del laboratorio a la fábrica, podría cambiar la forma en que construimos todo, desde camiones de reparto hasta aviones.
Estas baterías podrían alimentar robots avanzados o incluso equipos utilizados en el espacio. En la actualidad, la cifra de 700 Wh/kg se refiere sólo a la celda individual, pero una vez que estas celdas se ensamblan en un sistema de batería completo, las ganancias serán sustanciales. Esta investigación muestra que las baterías de litio aún tienen un potencial sin explotar y desafía las expectativas establecidas por la tecnología de estado sólido.
