Hasta un 99,9999% de eficiencia coulómbica: La nueva tecnología de baterías de metal-litio podría impulsar los vehículos eléctricos, los teléfonos inteligentes y mucho más

Un equipo de investigación de la Universidad de Shandong ha desarrollado un nuevo material de electrodos que no sufre los cambios físicos de volumen que hacen que las baterías de Li-metal (litio-metal) se degraden rápidamente. El nuevo material -detallado en Nature Nanotechnology- podría dar lugar a baterías de Li-metal de alta densidad energética comercialmente viables, lo que daría lugar a vehículos eléctricos de mayor autonomía y a dispositivos con baterías más grandes en cuerpos compactos.

Las baterías de Li-metal se han considerado durante mucho tiempo un santo grial en la tecnología de las baterías porque pueden almacenar más energía por volumen que las baterías de iones de litio. Sin embargo, su desarrollo se ha visto obstaculizado por múltiples problemas, entre ellos el del "cambio de volumen". El problema del cambio de volumen consiste en la expansión y contracción de los electrodos (críticos en los ánodos) durante la carga y la descarga, lo que provoca grietas y la degradación de la célula.

El nuevo diseño aborda este problema creando un huésped compuesto para el litio utilizando óxido de grafeno reducido y óxido de zinc. Esta estructura presenta cavidades rígidas que sostienen el litio. De este modo se evita que el electrodo global cambie de tamaño, al tiempo que sirve de "armadura anticorrosión" que protege al litio reactivo del electrolito corrosivo.

Los resultados fueron prometedores. En las pruebas de laboratorio, el nuevo electrodo permitió una eficacia de carga de entre el 99,99% y el 99,9999% durante casi 2.000 ciclos, lo que supera con creces el umbral de estabilidad necesario para una batería práctica. Calculando con la cifra media - 99,99495% - la batería conservará teóricamente más del 95% de su capacidad después de 1.000 ciclos. Este cálculo no tiene en cuenta otros factores.

Hace unas dos semanas informamos de un avance similar, logrado por un equipo de investigación del KAIST y LG Energy Solution. Esa investigación -publicada en Nature Energy- se centraba en un nuevo electrolito líquido que resuelve el problema de las dendritas en las baterías de metal-litio, lo que da como resultado una batería que podría ofrecer una autonomía de 800 km con una carga de 12 minutos.

Los investigadores que están detrás del nuevo electrodo de "cambio de volumen cero" trabajan ahora en la mejora de su diseño para su uso comercial, con el objetivo de que las baterías estén disponibles comercialmente a través de asociaciones industriales en los próximos 3 a 5 años.

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