Mayor almacenamiento con baterías de sulfuro de litio

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El encarecimiento de los vehículos eléctricos frente a los de combustión está muy marcado por el alto coste de sus baterías. En un artículo publicado por Opinno, se hace un análisis de las nuevas investigaciones en baterías de litio-azufre, que podrían reducir en un 80% su coste medio a la vez que mejorarían su calidad y durabilidad.

Las investigaciones que durante años se están haciendo de las baterías que usan litio en un electrodo y azufre en el otro, están dando buenos resultados a simple vista si tenemos en cuenta que podrían almacenar hasta cinco veces más energía que una batería de ión-litio. Algunos estudios apuntan a que el litio es un componente problemático por su inestabilidad en la exposición al agua. Cuando el litio se humedece es muy reactivo y forma con el tiempo estructuras parecidas a una raíz dentro de la batería. Estas ramificaciones pueden unir los electrodos positivo y negativo produciendo cortocircuitos e incluso incendios. Por eso, los investigadores se están centrando en el uso de una batería que no necesite litio.

El nuevo tipo de batería sustituye el electrodo de azufre por un material de sulfuro de litio (material que contiene tanto litio como azufre). Sin embargo el sulfuro de litio es un aislante eléctrico y dificulta la carga y la cantidad de energía que la batería es capaz de distribuir.

Sendos trabajos de investigación de la Universidad de Stanford  y el Laboratorio de Lawrence Berkeley ofrecen formas de hacer que las baterías de sulfuro de litio sean más prácticas. Yuegang Zhang, científico del equipo del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley, está desarrollando métodos baratos para fabricar baterías de sulfuro de litio con gran capacidad para almacenar energía. De hecho, hablan de hasta tres veces más que las de ión-litio que se usan en los vehículos eléctricos en la actualidad. Pasarían de 200 vatios hora por kilogramo a 610 vatios hora por kilogramo.

Zhang demostró también una nueva forma de mezclar el carbono con el sulfuro de litio, reduciendo mucho la cantidad de carbono necesario para el cátodo y mejorando por tanto la cantidad de energía que puede almacenar. El porcentaje del electrodo formado por sulfuro de litio aumenta, de menos del 50 por ciento al 67,5 por ciento. Esta mejora, que se ve amplificada por las mejoras que permite en otras partes de la batería, prácticamente podría duplicar la capacidad de almacenaje de la batería, de 350 a 610 vatios-hora por kilogramo, según cálculos de Zhang.

El problema de la conductividad de las baterías de sulfuro de litio puede haber sido resuelto según los estudios de Yi Cui, profesor de ciencia de los materiales en la Universidad de Stanford, quien demostró una forma de superar las limitaciones inherentes a las baterías de sulfuro de litio mediante la carga de la batería a un voltaje superior al normal en la primera carga. Esto cambia la química del electrodo, sorteando el problema de la conductividad.

No obstante, aún queda un largo camino por recorrer en cuanto a veces que puede ser recargada una batería y la velocidad de recarga. Compañías como Sion Power o Polyplus están haciendo progresos para mejorar el número de veces de recarga y están usando materiales cerámicos para abordar los temas de seguridad de las baterías de litio, mediante su aislamiento químico del electrodo externo.

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