Daniel Murias
Desde hace años, la investigación sobre baterías persigue un doble objetivo, mejorar el rendimiento y reducir la dependencia de materiales críticos. Hoy en día, las baterías de iones de litio y las de litio hierro fosfato dominan el mercado, pero su coste y su impacto medioambiental empujan a los científicos y las marcas a explorar otras vías, como la de las baterías de estado sólido.
Las baterías de iones de sodio son una de las alternativas más viables, ya que el sodio es abundante y barato. Su desarrollo todavía se enfrenta a limitaciones en cuanto a potencia y velocidad de carga. Sin embargo, los investigadores de la Universidad Helmholtz de Berlín han desarrollado ánodos de alto rendimiento para baterías de litio y sodio con una velocidad de carga y una estabilidad excepcionalmente altas. Esta innovación puede dar lugar a baterías más seguras y duraderas.
Hasta 2.500 ciclos sin pérdida de capacidad
Con el paso del tiempo, las baterías tardan cada vez más en cargarse y ya no tienen la misma capacidad que cuando eran nuevas. Pasa en los portátiles, en los smartphones y hasta en los coches eléctricos. Pero investigadores en Alemania han descubierto recientemente una forma de hacer que las baterías se carguen más rápido y duren más tiempo.
Los materiales energéticos convencionales dependen de estructuras cristalinas altamente ordenadas para proporcionar vías predecibles para el transporte de iones, explican los investigadores de la Humboldt-Universität de Berlín. Sin embargo, tal perfección a menudo tiene como contrapartida una rigidez estructural, una movilidad limitada de los iones y un rendimiento deficiente a altas tasas de carga. La solución pasa por crear “desorden intencionado” en el interior de los materiales de las baterías de sodio lo que mejora su rendimiento.
Los resultados publicados por el equipo del profesor Philipp Adelhelm demuestran que la co-intercalación, una forma de desorden organizado, puede ser reversible y rápida. En concreto, esto permite que los materiales catódicos “mantengan su capacidad” al tiempo que alcanzan “una cinética de reacción excepcional”.
En algunos casos, el rendimiento observado recuerda al de los supercondensadores, conocidos por suministrar instantáneamente grandes potencias. Los investigadores revelaron que, incluso después de 1.000 ciclos de carga, se conserva una gran parte del rendimiento original. Por lo tanto, se trata de una buena noticia para el sector.
De hecho, su hallazgo de co-intercalación combinado con una serie de materiales, como el óxidos de niobio-tungsteno, otorgan una capacidad de almacenamiento muy alta y una vida útil de más de 2.500 ciclos de carga con casi la misma capacidad de almacenamiento, según los investigadores de la Humboldt-Universität. Partiendo de la base que unos 1.000 ciclos de carga se corresponde con entre 150.000 km y 200.000 km, estamos frente a una batería con una vida útil potencia de medio millón de kilómetros.
Si el método se integrara en dispositivos comerciales, podría dar lugar a baterías de iones sodio capaces de recargarse mucho más rápido que las actuales de iones de litio o LFP y soportar ciclos repetidos con una mínima pérdida de capacidad, conservando así la autonomía de los coches.
Aún quedan pasos por dar antes de su aplicación industrial. Es necesario evaluar la estabilidad a largo plazo y los costes de fabricación. Pero este hallazgo demuestra que no todo está escrito y hay más vías de desarrollo más allá de la batería de estado sólido. En ese campo, la china CATL parece llevar el liderazgo.
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