La carrera por lanzar la batería del futuro ha involucrado a cientos de empresas y movido miles de millones en inversión. El objetivo es diseñar baterías como las de electrolito sólido que solucionen retos como la densidad energética, pero también la seguridad, durabilidad, y todo con un precio más competitivo. Un objetivo que según el Laboratorio Nacional de Argonne, para lograrse será fundamental el uso de inteligencia artificial y robótica.
El diseño de una batería necesita por un lado un electrodo positivo, por el otro lado un electrodo negativo, en medio un electrolito que funcione con ambos electrodos.
Un electrolito es el componente de la batería que transfiere iones (partículas portadoras de carga) entre los dos electrodos, lo que hace que la batería se cargue y descargue. Para las baterías de litio actuales, la química de los electrolitos está relativamente bien definida. Sin embargo, para las futuras generaciones de baterías que se están desarrollando en todo el mundo, como las de estado sólido, la cuestión del diseño del electrolito está todavía abierta.
Un factor importante que los científicos deben tener en cuenta en el desarrollo de nuevos electrolitos es cómo tienden a formar una capa intermedia llamada interfase, que aprovecha la reactividad de los electrodos. «Las interfases son de vital importancia para el funcionamiento de una batería porque controlan cómo los iones selectivos entran y salen de los electrodos. Las interfases funcionan como una puerta para el resto de la batería; si su puerta no funciona correctamente, el transporte selectivo no funciona».
El objetivo a corto plazo, según el equipo, es diseñar un tipo de electrolito con las propiedades químicas y electroquímicas adecuadas para permitir la formación óptima de interfases en los electrodos positivo y negativo de la batería. En última instancia, sin embargo, los investigadores creen que pueden desarrollar un grupo de electrolitos sólidos que serían estables a temperaturas extremas (tanto altas como bajas) y permitirían que las baterías con alta energía tuvieran una vida útil mucho más larga.
El reto del desarrollo de una batería con electrolito sólido
El principal problema es que los electrolitos tienen miles de millones de posibles combinaciones de componentes (sales, solventes y aditivos). Para convertir ese número en algo más manejable, los investigadores están comenzando a utilizar tecnologías como la inteligencia artificial y la robótica.
Gracias a esto, los equipos pueden pasar de observar unas pocas docenas de posibilidades de electrolitos al año en el laboratorio, a realizar miles de simulaciones gracias la computación.
La otra parte que ayudará a acelerar los procesos serán los robots. Estos pueden realizar de forma autónoma experimentos cada vez más complejos para determinar finalmente qué combinación de componentes formará el electrolito perfecto.
Algo que para los responsables del laboratorio, supone que esto puede aumentar drásticamente el poder de cada investigación, ya que las máquinas pueden trabajar las 24 horas y reducir el potencial de error humano, acelerando los plazos de desarrollo, prueba y certificación de este tipo de baterías, así como las baterías que lleguen después.
