Hace unos días conocíamos el anuncio de CATL del diseño de una batería de litio de 500 Wh/kg, que permitiría revolucionar sectores como la aviación. Ahora, otro equipo chino ha confirmado el desarrollo de una batería que aumenta un 42% las cifras de CATL.
En un artículo publicado en la revista Chinese Physics Letters, los investigadores del Instituto de Física de la Academia China de Ciencias en Pekin han confirmado la fabricación de los primeros prototipos de unas baterías de litio recargables en formato bolsa que han logrado disparar su densidad energética y volumétrica hasta cifras espectaculares.
Estos han usado un cátodo ultra grueso de alta capacidad de descarga con una capacidad superficial superior a 10 mAh/cm2, y un ánodo de metal-litio.
Las baterías de litio-metal llevan unos cuantos años situadas como una interesante alternativa a las actuales baterías de litio. Una tecnología capaz de ofrece beneficios como una mayor seguridad, y una mayor tolerancia al calor.
Para aplicaciones como la aviación, la seguridad es una de las claves que en caso de accidente, sobrecarga o rotura de la celda, no se producirá ni una explosión ni un incendio. Añaden que su rendimiento no sólo no se reduce con el calor, sino que mejora. Algo que permitirá en la práctica eliminar cualquier sistema de refrigeración de la batería, lo que se traducirá en mayor espacio para las celdas y un menor coste.
En el caso del diseño chino, el alto voltaje de carga/descarga de los óxidos a base de manganeso ricos en litio permite una mayor capacidad de almacenamiento de los iones de litio. Los científicos identifican Li1.2Ni0.13Co0.13Mn0.54O2 como la composición química del cátodo.
según explican los desarrolladores: «El electrodo de ánodo emplea litio de metal ultrafino incorporado mediante una técnica de recubrimiento de separador, que aborda el molesto problema de la deposición reversible de litio ultrafino de gran capacidad superficial»
Los dispositivos cuentan con una densidad energética de 711,3 Wh/kg y una capacidad volumétrica de 1653,65 Wh/L. Cifras que multiplican por más de dos las de las mejores celdas actuales a la venta, y que las colocan como las más baterías de litio recargables basadas en un cátodo de tipo intercalado de mayor densidad.
“Con respecto a la fabricación de la batería, nuestro diseño de estructura de batería de extremidad (incluido el uso de colectores de corriente ultrafinos) se diseñó para minimizar el uso de materiales auxiliares y mejorar la proporción de materiales activos en toda la batería. Este enfoque es lo que permitió la densidad energética tan alta”.
El impacto de este desarrollo, que tendrá que pasar del laboratorio a las pruebas para confirmar sus prestaciones, abre las puertas de par en par a acelerar la electrificación no sólo del transporte por carretera, sino también en otros intensivos como la aviación y el transporte marítimo.
Los investigadores explican que aunque puedan existir baterías de elevadas capacidad, existe una compensación entre la densidad energética, el rendimiento del ciclado, la potencia y la seguridad de las celdas de litio.
La seguridad es un requisito principal, pero la densidad energética elevada aumentará también los riesgos durante el funcionamiento de la batería. Algo que ponen sobre la mesa los responsables de esta investigación que han indicado que: “La densidad energética debe mejorarse gradualmente al mismo tiempo que se garantiza la seguridad. Nuestro objetivo es mejorar el rendimiento de la seguridad de las baterías a través de la tecnología de baterías de estado sólido, haciendo que las baterías de alta densidad sean más prácticas y estables”.
La cuestión es el cuándo. De momento los investigadores no han dado fechas para la llegada de estas nuevas baterías, que tienen en su vida útil su principal reto a superar. Un factor que indican necesitará bastante tiempo en ser solventado. Algo que nos lleva a un plano temporal de medio plazo que supondría irse hasta al menos 2027-2028 para el inicio de su vida comercial.
La buena noticia es que según vemos en el gráfico publicado por Cleantechnica, los plazos entre los trabajos en el laboratorio y su llegada a la producción se van acortando con el paso del tiempo.
Un aspecto que nos indica que muy posiblemente, en 2030 contaremos con una tecnología de baterías suficientemente madura como para electrificar prácticamente todos los sectores del transporte, y contar con tecnología económica para dar apoyo a las energías renovables.
