La combinación litio-sodio promete coches eléctricos con más 800 km de autonomía

Uno de las principales barreras para la adopción masiva de las baterías con electrolito sólido es su necesidad de operar bajo presiones muy elevadas. Esto obliga a utilizar estructuras metálicas pesadas para mantener la presión constante, lo que las hace poco viables en aplicaciones como el coche eléctrico. Pero una nueva investigación del Georgia Institute of Technology podría cambiar el rumbo de esta tecnología.

El equipo del profesor Matthew McDowell ha desarrollado un nuevo diseño de ánodo que permite a las baterías sólidas funcionar con presiones mucho más bajas, gracias a una sorprendente combinación de litio y sodio metálico. El hallazgo se ha publicado en la revista Science, y representa uno de los avances más prometedores en la búsqueda de baterías más seguras, energéticamente densas y comercialmente viables.

Menos presión, más rendimiento

Las baterías de estado sólido eliminan el electrolito líquido inflamable de las baterías de iones de litio convencionales, sustituyéndolo por un electrolito sólido que reduce el riesgo de incendio y puede aumentar la densidad energética. Sin embargo, el ánodo de litio metálico cambia de forma durante los ciclos de carga y descarga, lo que puede hacer que pierda contacto con el electrolito sólido, degradando su rendimiento.

Hasta ahora, esto se compensaba aplicando grandes presiones externas, lo que hacía inviable su uso en automoción o dispositivos móviles. Pero el equipo de Georgia Tech ha demostrado que añadir una capa de sodio metálico, muy blando y maleable, ayuda a mantener el contacto entre el ánodo y el electrolito sin necesidad de grandes presiones.

“Parece contradictorio, porque el sodio no participa en la reacción electroquímica principal”, señala McDowell. “Pero actúa como una especie de amortiguador dinámico que se deforma fácilmente, manteniendo el contacto con el litio”.

Este fenómeno, conocido en biología como morfogénesis, se ha aplicado aquí por primera vez en ciencia de materiales: la estructura se adapta localmente a las tensiones del entorno, igual que lo hacen los tejidos vivos.

¿El camino hacia los 800 km reales en un coche eléctrico?

Este diseño allana el camino para baterías más ligeras, más seguras y con más capacidad, que podrían revolucionar el coche eléctrico. McDowell destaca que esta tecnología permitiría diseñar packs más compactos y eficientes, eliminando los elementos externos de presión, sin sacrificar fiabilidad ni durabilidad.

Con este sistema, no es descabellado imaginar coches eléctricos con autonomías superiores a los 800 km, o smartphones que duren varios días sin recargar. El equipo ha solicitado una patente para proteger este nuevo diseño, que aún está en fase experimental, pero que demuestra un enorme potencial para la siguiente generación de baterías de estado sólido.