Esta batería con electrolito sólido promete triplicar la autonomía de los coches eléctricos

Un equipo de investigadores de las universidades de Western (Canadá) y Maryland (Estados Unidos) ha desarrollado un nuevo componente clave para las baterías de los coches eléctricos. Este avance, detallado en la revista Nature Nanotechnology, podría permitir recorrer distancias mucho más largas con una sola carga, al aumentar la densidad energética de las baterías y su eficiencia.

A pesar de que a todos nos gustaría tener ya las baterías milagro que cada poco vemos en las noticias, la realidad es que estas deben pasar un proceso de desarrollo en el que muchas todavía recorren sus primeros pasos, y otras están algo más avanzadas. Pero está claro que el camino está iniciado, y ahora es cuestión de tiempo de ver quién logra llegar primero a la carrera por lanzar baterías con una elevada densidad energética, seguras, duraderas, y económicamente competitivas.

Investigadores de la Western University de Canadá y la Universidad de Maryland de Estados Unidos, en colaboración con otras instituciones, han desarrollado un electrolito sólido innovador para baterías de litio-metal (LMB).

Este componente clave, basado en un material llamado β-Li3N (nitruro de litio), representa un gran avance para las baterías de litio-metal de estado sólido, superando el rendimiento de las baterías de litio convencionales. Este nuevo componente permite a los vehículos eléctricos disfrutar de una autonomía de más de 1.000 kilómetros, gracias a una densidad energética que alcanza los 500 Wh/kg, según un estudio publicado el 25 de noviembre de 2024 en Nature Nanotechnology .

El mayor desafío para las baterías de litio-metal de estado sólido es crear un electrolito sólido (SSE) que sea seguro, fiable y eficiente. Los electrolitos sólidos son clave para reemplazar los líquidos inflamables en las baterías convencionales, lo que hace que las baterías con electrolito sólido sean más seguras y capaces de soportar mayores densidades de energía.

Los investigadores desarrollaron un electrolito sólido que facilita el movimiento de los iones de litio. Esto reduce los obstáculos energéticos y aumenta la cantidad de iones de litio en movimiento, mejorando la eficiencia de la batería. Este material permite una conductividad iónica excepcional, alcanzando valores superiores a los de los electrolitos convencionales, lo que permite una recarga mucho más rápida.

Además, este material es especialmente adecuado para el litio, porque evita la formación de dendritas (estructuras que pueden provocar averías en las baterías). Con este avance, la batería ofrece una conductividad iónica excepcional y permanece estable incluso después de más de 4.000 ciclos de carga y descarga, con niveles de corriente de hasta 45 mA/cm², lo que permite un uso más rápido y eficiente de la batería. Esto reduce el riesgo de fallo durante el uso intensivo, detallan también los investigadores cuyo trabajo fue descubierto por Interesting Engineering.

Los investigadores fabricaron este material mediante un proceso llamado «fresado de alta energía», que implica introducir un número preciso de «huecos» (vacantes) en la estructura cristalina del material. Este método mejora considerablemente sus propiedades, en particular su conductividad iónica. Esto optimiza su rendimiento, haciendo que las baterías de litio-metal de estado sólido sean más adecuadas para usos a gran escala, particularmente en aplicaciones comerciales.

Utilizando este nuevo material, los investigadores diseñaron baterías equipadas con ánodos de metal litio y cátodos LiCoO₂ (LCO) o NCM83 ricos en Ni. Estas baterías mostraron una estabilidad notable, conservando más del 92% de su capacidad después de 3.500 ciclos de carga y descarga, lo que se podría traducir en que un coche con una autonomía real de 500 km, mantendría prácticamente intacta su batería después de 1.7 millones de km.

Su rendimiento también se ha probado a altas densidades de corriente, lo que permite una carga/descarga rápida, hasta cinco veces la capacidad de la batería en una hora, sin pérdida de rendimiento gracias a su potente capacidad de disipación del calor.

Fuente | Nature