Un nuevo electrolito de silicona acerca las baterías sólidas más seguras para los coches eléctricos

Un grupo de científicos suizos ha dado un paso interesante en el desarrollo de las baterías de electrolito sólido, una tecnología llamada a mejorar la seguridad y la densidad energética de las baterías actuales. El avance llega de la mano de investigadores del laboratorio de Polímeros Funcionales de Empa, que han creado un electrolito polimérico estirable basado en silicona capaz de abrir la puerta a baterías más seguras, e incluso flexibles.

Este desarrollo podría tener aplicaciones en diferentes ámbitos, desde la electrónica portátil hasta la automoción. En el caso de los coches eléctricos, una batería más segura y con mayor densidad energética es uno de los grandes objetivos de la industria. Por eso, cada mejora en el campo de las baterías sólidas despierta interés.

Lo llamativo de esta investigación es que el electrolito creado por los científicos no es rígido como suele ocurrir en las baterías sólidas. Al contrario, se trata de un material blando y elástico, algo que hasta ahora parecía difícil de lograr sin sacrificar el rendimiento electroquímico.

Un electrolito elástico que supera uno de los grandes problemas de la silicona

El material base de este nuevo electrolito es un polisiloxano, más conocido como silicona. Se trata de un polímero muy utilizado en numerosos productos por su flexibilidad y resistencia, pero que presenta un inconveniente importante cuando se intenta aplicar en baterías.

La silicona es un material no polar, lo que significa que normalmente no puede disolver partículas cargadas eléctricamente, es decir, los iones que deben moverse dentro de la batería para que esta funcione correctamente. Sin esa capacidad de transportar iones, un electrolito no sirve para alimentar una batería.

El equipo dirigido por la investigadora Dorina Opris ha logrado superar este obstáculo mediante una modificación química del polímero. En concreto, añadieron grupos funcionales a la estructura principal del material, lo que permite que los iones se desplacen a través del electrolito.

El resultado es un material que mantiene las propiedades elásticas de la silicona, pero que además funciona como buen conductor iónico, algo esencial para su uso en baterías.

Según explica Opris, este enfoque podría tener aplicaciones más allá del sector energético tradicional. Hoy en día, muchas baterías utilizadas en dispositivos médicos, como los marcapasos, son rígidas y pueden resultar incómodas para los pacientes.

La investigadora señala que el nuevo polímero no solo puede funcionar como electrolito, sino también como material aglutinante en el cátodo, lo que permitiría diseñar baterías más suaves y adaptables.

Baterías flexibles y más seguras que también podrían llegar a los coches eléctricos

El equipo de investigación ya está probando este nuevo electrolito en diferentes prototipos de baterías. Entre ellos hay celdas tipo botón, muy utilizadas en pequeños dispositivos electrónicos, aunque las posibilidades van más allá.

Los científicos creen que, combinando este electrolito con distintos materiales activos en el cátodo, sería posible fabricar baterías flexibles para múltiples aplicaciones.

El investigador de Empa Can Zimmerli explica que el polímero flexible puede integrarse con diferentes materiales de cátodo, lo que permite adaptar la tecnología a distintas necesidades energéticas.

Además de la flexibilidad, los investigadores destacan otras ventajas importantes. Una de ellas es que el material puede procesarse en películas extremadamente finas, de apenas unos micrómetros de grosor, algo muy interesante para la fabricación de baterías compactas.

Otro punto clave es su potencial industrial. Según el equipo, el material puede producirse a gran escala, y en ese caso sería incluso más económico que los electrolitos poliméricos sólidos convencionales.

Actualmente, el grupo trabaja en mejorar todavía más la conductividad iónica del electrolito de silicona, mientras busca un socio industrial que permita llevar esta tecnología desde el laboratorio hasta la producción comercial.

El desarrollo tiene especial interés si se tiene en cuenta cómo funcionan las baterías actuales. En la mayoría de las baterías convencionales, el electrolito es un líquido inflamable. Esto implica riesgos en caso de daños, sobrecalentamiento o defectos.

Las baterías de electrolito sólido sustituyen ese líquido por un material sólido. Este cambio no solo aumenta la seguridad, sino que también permite utilizar nuevos materiales en los electrodos, como el litio metálico puro en el ánodo. El uso de estos materiales puede aumentar notablemente la densidad energética, es decir, la cantidad de electricidad que una batería puede almacenar en el mismo volumen.

Para sectores como el de los coches eléctricos, esta mejora sería especialmente importante. Una mayor densidad energética permitiría más autonomía sin aumentar el tamaño o el peso de la batería, uno de los grandes retos de los fabricantes.

Fuente | Empa