La Universidad de Córdoba trabaja en el desarrollo de una batería experimental, con tecnología de ión litio, capaz de triplicar la densidad energética de las baterías actuales aumentando el voltaje de ánodo y cátodo.
La tecnología utilizada por la mayoría de las baterías de los vehículos eléctricos actuales, y en general de cualquier equipo electrónico autónomo, es la de ión litio. Según afirman varios estudios su relación precio/densidad energética es el más competitivo de entre las muchas tecnologías disponibles y todavía le queda un largo camino que recorrer en cuanto a su desarrollo tecnológico.
La Universidad de Córdoba ha logrado triplicar la densidad energética de una batería de litio, de forma experimental, manteniendo sus características de seguridad.
La electricidad como un sistema hidráulico
Los electrones se desplazan del, ánodo, con mayor potencial (voltaje) y mayor cantidad de electrones, al cátodo. La corriente eléctrica trata de equilibrar esta diferencia. Al funcionamiento de la electricidad se podría asemejar al de un sistema hidráulico de manera que el potencial sería la altura y la corriente sería el flujo de agua. El voltaje sería el equivalente a la altura. A mayor altura mayor energía disponible. La corriente eléctrica sería el flujo de agua, los electrones en el caso de la corriente. El problema del almacenamiento eléctrico sería almacenar la mayor cantidad de agua en el depósito logrando el menor peso y el menor espacio con el precio más ajustado posible.
José Luis Tirado, investigador principal del departamento de Química Inorgánica e Ingeniería Química de la UCO, explica las dos variables contrapuestas que chocan en el desarrollo de este tipo de baterías.
Por un lado está la seguridad que deben proporcionar, una característica irrenunciable Normalmente el electrolito líquido, responsable de transportar los electrones, 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.
La seguridad está reñida con la densidad energética, que es la cantidad de energía acumulada en un sistema que en las baterías se mide en vatios-hora por kilogramo (Wh/kg). Las baterías actuales rondan los 120-150 Wh/kg. La densidad energética depende del voltaje y de la capacidad de la pila (la altura y el volumen del depósito en el símil hidráulico). A mayor separación entre ánodo y cátodo mayor diferencia de potencial, pero menor seguridad.
La solución de la Universidad de Córdoba
400 Wh/kg en condiciones de laboratorio, 284 Wh/kg en situaciones más reales
La revista Scientific Reports publica la opción ideada por la Universidad de Córdoba. Para evitar la pérdida de seguridad en vez de separar los electrodos elevaron su voltaje a la vez: 1,8 voltios en el ánodo y 5,1 voltios en el cátodo. De esta forma se eleva el voltaje total, de forma segura sin perder diferencia de potencial.
Esta pila experimental logra superar los 400 Wh/kg en condiciones de laboratorio, el triple que las actuales. En situaciones más reales esta cantidad podría rebajarse a 284 Wh/kg.
“Hay que tener en cuenta que en los dispositivos en los que se emplean, estas baterías son ajustadas a los mismos y pierden algo de densidad de energía, por eso era importante comprobar esas condiciones reales”, explica José Luis Tirado.
El siguiente paso en el desarrollo de esta batería es su escalabilidad para ser utilizada tanto por la industria del automóvil como para el sector de la electrónica de consumo.
Antes de la escalabilidad hay que saber cuantos ciclos de carga/descarga admite. Este uno de los puntos críticos para sacar baterías comerciales. ¿Puede responder la Universidad de Córdoba?