La revolución de las baterías de los coches eléctricos: recuperan hasta el 95% de su capacidad con un sencillo proceso

Uno de los grandes problemas cuando una batería llega al final de su vida útil es que buena parte de los procesos de reciclaje actuales pasan por destruirla para recuperar sus materiales. Un equipo de investigadores de la Universidad de Cornell ha planteado ahora una alternativa muy diferente: en lugar de desmontar los electrodos para convertirlos en materia prima, intenta recuperar directamente su funcionamiento y volver a utilizarlos. El método, denominado DEER, ha conseguido recuperar hasta el 95% de la capacidad original en las pruebas realizadas.

La clave está en uno de los mecanismos habituales de degradación de las baterías de litio. Con cada ciclo de carga y descarga se acumula sobre los electrodos una capa conocida como SEI, una interfase sólida que cumple una función necesaria para el funcionamiento de la batería, pero que termina creciendo demasiado y dificultando el movimiento de los electrones. Cuando esta capa se hace más gruesa, aumenta la resistencia y la capacidad disponible comienza a caer.

Los investigadores de Cornell han desarrollado un proceso denominado Direct Electrode-to-Electrode Regeneration (DEER) que actúa precisamente sobre esa capa. Para ello, extraen los electrodos de las celdas usadas manteniéndolos intactos y los introducen en un baño electroquímico que contiene 1,3-dimetil-2-imidazolidinona, conocido como DMI. Este compuesto permite disolver buena parte de la interfase acumulada sin destruir la estructura del electrodo.

Después del tratamiento, los electrodos pueden volver a utilizarse para fabricar una nueva celda. Es una diferencia importante frente al reciclaje convencional, donde las baterías se trituran y terminan convertidas en una mezcla conocida como masa negra. A partir de ella se recuperan materiales como litio, níquel, cobalto, manganeso, cobre o aluminio mediante procesos a alta temperatura o tratamientos químicos, pero los electrodos originales dejan de existir durante el proceso.

Los resultados obtenidos por Cornell son especialmente interesantes. Las celdas regeneradas mediante DEER recuperaron hasta el 95% de su capacidad inicial, mientras que además mostraron una degradación más lenta que las baterías usadas que no recibieron el tratamiento. En las pruebas, la pérdida de capacidad pasó de un 0,072% por ciclo en las celdas degradadas sin regenerar a un 0,042% por ciclo después del tratamiento. Esta menor degradación se mantuvo durante unos 800 ciclos antes de que la velocidad volviera a aumentar.

El experimento también deja abierta la puerta a dar más de una vida útil a los mismos electrodos. Los investigadores realizaron un segundo tratamiento sobre una batería que ya había sido regenerada y consiguieron recuperar alrededor del 90% de su capacidad original. No significa que cualquier batería pueda pasar indefinidamente por el proceso, pero sí demuestra que la regeneración podría repetirse cuando el principal problema sea la acumulación de esa capa sobre los electrodos.

Y aquí aparece una de las aplicaciones más interesantes para los coches eléctricos. Cornell trabajó con baterías que se encontraban entre el 70% y el 80% de su estado de salud, un nivel que puede coincidir con el momento en el que una batería deja de resultar adecuada para determinadas exigencias de un automóvil. Sin embargo, que una batería haya perdido capacidad no significa necesariamente que sus electrodos estén destruidos. Si el deterioro procede principalmente de la acumulación de la interfase, todavía puede existir una parte importante del material que se pueda recuperar.

Eso no significa que DEER vaya a sustituir al reciclaje convencional. El método tiene un campo de aplicación bastante concreto. Si una batería ha sufrido pérdida de litio, partículas agrietadas, daños estructurales o problemas mecánicos, eliminar la capa superficial no solucionará el problema. En esos casos seguirán siendo necesarios procesos capaces de recuperar los materiales desde una batería deteriorada.

Además, todavía hay un obstáculo importante para llevar esta tecnología a los coches eléctricos de producción. Los investigadores comprobaron que introducir directamente el DMI dentro de una celda intacta no ofrecía buenos resultados. Es necesario desmontar la batería, extraer los electrodos, tratarlos y lavarlos antes de volver a utilizarlos. Lo que funciona en el laboratorio tendrá que convertirse en un proceso industrial seguro, repetible y capaz de manejar grandes cantidades de baterías.

La parte económica también resulta llamativa. El estudio calcula que fabricar celdas recicladas mediante DEER tendría un coste de unos 15,25 dólares por kilogramo, frente a 26,31 dólares mediante pirometalurgia. Utilizando como referencia el tipo de cambio del 21 de septiembre de 2026, hablamos aproximadamente de 13,3 euros por kilogramo frente a 22,9 euros por kilogramo. El análisis de Cornell estima además una reducción del 56% en el coste de fabricación de celdas recicladas frente a las rutas convencionales.

Pero hay una letra pequeña importante. El DMI representa alrededor del 63% del coste del proceso en la estimación publicada y el cálculo no contempla todavía su recuperación para volver a utilizarlo. Si la industria consigue recuperar y reutilizar este compuesto de forma eficiente, la economía del sistema podría mejorar, aunque eso tendrá que demostrarse fuera del laboratorio.

Por ahora, el siguiente paso para el equipo de Cornell es probar DEER con baterías de mayor tamaño y procedentes de aplicaciones reales, además de intentar solucionar otros mecanismos de degradación como la pérdida de litio. Si consigue superar esas barreras, la idea puede cambiar la forma en la que entendemos el reciclaje de las baterías: no siempre habría que esperar al final para recuperar sus materiales, porque en determinados casos podría ser más interesante reparar primero aquello que todavía sigue siendo aprovechable.

Fuente | Pubs.rsc.org