Investigadores del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (Pacific Northwest National Laboratory, PNNL, por sus siglas en inglés) han realizado un avance químico que, según creen, permitirá que las baterías de los vehículos eléctricos tengan casi el doble de energía que las de iones de litio utilizadas tradicionalmente.
La solución en cuestión es una química de litio-metal con una densidad energética de 350 vatios-hora por kilogramo (Wh/kg), que está en el extremo superior del espectro, pero no es del todo una liga propia. La química también tiene la ventaja añadida de ser mucho más ligera que las químicas tradicionales de iones de litio.
Sin embargo, estos aspectos del litio-metal no son nuevos. Lo que sí es nuevo es la resistencia de la batería. Históricamente, las baterías de litio-metal han estado plagadas de muertes prematuras, y los anteriores poseedores del récord cumplían sólo 200 ciclos antes de ver una caída significativa de su capacidad.
La química desarrollada por el equipo del PNNL fue capaz de mantener el 76% de su capacidad inicial después de 600 ciclos, superando el antiguo récord. Sin duda, aún queda trabajo por hacer, ya que las baterías de vehículos eléctricos que se utilizan actualmente suelen durar unos 1.000 ciclos.
El avance se logró cuando los investigadores decidieron probar tiras finas de metal de litio, más finas que un cabello.
Esta decisión rompió con la tradición, ya que se solía pensar que los ánodos de litio más gruesos serían óptimos. Los investigadores descubrieron lo contrario y llegaron a la conclusión de que las tiras más gruesas contribuyen directamente al fallo de la batería, debido a las complejas reacciones que se producen en torno a una película sobre el ánodo conocida como la interfase del electrolito sólido.
En condiciones óptimas, la interfase de electrolito sólido actúa como un guardián molecular entre el ánodo y el electrolito. Se descubrió que las tiras de litio más finas mantienen el contacto entre el electrolito líquido y el ánodo, lo que posibilita importantes reacciones electroquímicas.
El trabajo fue financiado por la Oficina de Eficiencia Energética y Energías Renovables del DOE y se realizó a través del Centro de Innovación del Consorcio Battery500, un esfuerzo de varias instituciones dirigido por el PNNL para desarrollar baterías para vehículos eléctricos que sean más ligeras, más intensivas en energía y menos costosas que las utilizadas actualmente. El nombre Battery500 procede del objetivo fundacional del consorcio de desarrollar una batería de 500 vatios-hora por kilogramo.