Un grupo de investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson (SEAS por sus siglas en inglés) de la Universidad de Harvard ha desarrollado una batería de metal de litio que puede cargarse y descargarse hasta 6.000 veces. Esto supone una mejoría notable respecto a cualquier otra batería del mercado y, además, se recarga en cuestión de minutos.
Con sus hallazgos, se abre la puerta a la posibilidad de mejorar considerablemente tanto la fabricación como el rendimiento y las prestaciones de las baterías de vehículos eléctricos. La investigación, publicada en Nature Materials, ofrece una nueva comprensión de los materiales para estas baterías potencialmente revolucionarias. A su vez, describe una nueva forma de fabricar baterías en estado sólido con un ánodo de litio metálico.
Xin Li, profesor y autor principal del estudio, explica en declaraciones recogidas por la web del SEAS que “las baterías de ánodo de metal de litio se consideran el santo grial de las baterías, porque tienen diez veces la capacidad de los ánodos de grafito comerciales y podrían aumentar drásticamente la distancia de conducción de los vehículos eléctricos”. Por eso, “nuestra investigación es un paso importante hacia baterías de estado sólido más prácticas para aplicaciones industriales y comerciales".
Por qué esta batería mejora las preexistentes en el mercado
Este tipo de baterías afronta un reto en su diseño: la formación de dendritas en la superficie del ánodo. Tal y como explican desde el SEAS, estas crecen como raíces en el electrolito y perforan la barrera que separa el ánodo del cátodo. Como resultado, la batería puede sufrir un cortocircuito o incluso incendiarse.
El ejemplo para comprenderlo mejor es que estas dendritas se adhieren a la superficie del ánodo como la placa de los dientes. Cuando se descarga, hay que quitar este revestimiento y, si está dañado, el proceso puede ser lento y provocar un revestimiento todavía más desigual en la siguiente carga, mermando así la vida útil de la batería.
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Li y su equipo han logrado detener la formación de dendritas mediante el uso de partículas de silicio que restringen la reacción de litiación. De este modo, se favorece un recubrimiento homogéneo de una capa gruesa de metal litio, por lo que la densidad de corriente se distribuye de forma uniforme, evitando así las dendritas. Dado que el enchapado y decapado puede darse rápidamente, la batería se recarga en tan solo 10 minutos.
La batería construida por los investigadores retuvo el 80 % de su capacidad después de 6.000 ciclos, un resultado que supera las otras baterías de tipo bolsa disponibles en el mercado. Además, han descubierto otros materiales que pueden producir un rendimiento similar, abriendo la vía a identificar nuevos materiales para el diseño de las baterías.