Los investigadores del MIT (Massachusetts Institute of Technology) y Samsung han logrado dar un nuevo enfoque al estudio de las baterías con electrolito sólido para lograr mayores densidades de carga y un ciclo de vida prácticamente infinito, a un coste muy bajo.
Las baterías se componen de un ánodo, un cátodo y un electrolito responsable de transportar partículas cargadas con electricidad de un electrodo al otro, para lograr la carga y la descarga. En las baterías de litio que usamos actualmente en cualquiera de nuestros aparatos electrónicos y en los vehículos eléctricos, el electrolito es un disolvente orgánico que se encuentra en estado líquido.
Ventajas de las baterías de electrolito sólido
La sustitución de este electrolito líquido por un electrolito en estado sólido es uno de los campos que ha dado lugar a mayor número de investigaciones. Sus ventajas son tan importantes que acabarían con prácticamente todos los inconvenientes de las baterías actuales:
- Se lograría un incremento de la densidad energética de entre un 20 y un 30 por ciento.
- Aumentaría la durabilidad de la batería. Al no existir apenas degradación fruto de las reacciones químicas del proceso de recarga las baterías podrán tener una duración prácticamente infinita. Podríamos estar hablando de cientos de miles de ciclos de carga y descarga.
- Se incrementaría la seguridad en la carga y la descarga. Normalmente el electrolito líquido, al tratarse de un material inflamable, es el responsable de los problemas de sobrecalentamiento de las baterías causante de los incendios provocados tras un accidente que rompa la carcasa protectora de la batería. Esta ha sido la causa de incendios en vehículos eléctricos, como en el caso de Tesla, o el de los aviones Dreamliner 787 de Boeing. Si el electrolito fuese sólido no existiría ninguna posibilidad de que ardiese.
- Por último, las experiencias demuestran que se logra una mejora considerable en el funcionamiento de las baterías a bajas temperaturas.
La investigación
La revista Nature Materials ha publicado los resultados de la investigación llevada a cabo por varios investigadores del MIT en colaboración Samsung Advanced Institute of Technology in Cambridge, y cuyas conclusiones respecto a los materiales de los que estaría compuesto el electrolito sólido podría abrir la puerta a lograr implementar este tipo de baterías en vehículos eléctricos y en los aparatos electrónicos del día a día.
La clave de la investigación ha estado en localizar materiales sólidos capaces de conducir los iones lo suficientemente rápido como para poder dar un rendimiento similar al que dan las baterías actuales. Este era el problema con el que hasta ahora se habían topado la mayoría de las investigaciones realizadas.
La investigación fue capaz de analizar los factores que favorecen la conducción eficiente de los iones a través de los sólidos y hallar los materiales adecuados para ello. Las conclusiones iniciales se centraron en una clase de conductores llamados “superionic lithium-ion conductors” compuestos de litio, germanio, fósforo y azufre, aunque no se descarta la posibilidad de encontrar otros materiales aun más eficaces.
Enlace a la publicación de Nature Materials
Fuentes: MIT, Nature Materials y electric-vehiclenews.com
