Descubren un método capaz de duplicar la vida útil de las baterías de los coches eléctricos sin cambiar su química

La evolución de las baterías suele estar ligada al desarrollo de nuevos materiales o a cambios en su composición química. Sin embargo, una investigación de la Universidad de Cambridge plantea un camino completamente distinto. En lugar de buscar nuevas fórmulas, los investigadores han descubierto que mantener una presión constante sobre la batería puede llegar a duplicar su vida útil, un avance muy superior al que suele conseguir la industria con las mejoras convencionales.

Los responsables del estudio explican que, normalmente, las modificaciones en la composición de las baterías apenas permiten aumentar su durabilidad entre un 5% y un 10%. En cambio, este nuevo enfoque se basa únicamente en controlar un aspecto físico durante el funcionamiento de la batería, sin necesidad de modificar sus materiales.

El hallazgo, cuyos resultados se han publicado en la revista Nature Energy, podría tener importantes consecuencias para el futuro de los coches eléctricos. Una batería que dure mucho más tiempo no solo reduce el coste de uso del vehículo, sino que también disminuye la necesidad de fabricar nuevas unidades y, con ello, la demanda de materias primas como el níquel o el cobalto.

La presión adecuada evita el desgaste prematuro de la batería

Las baterías funcionan mediante el movimiento continuo de los iones de litio entre el ánodo y el cátodo durante los procesos de carga y descarga. Ese intercambio provoca que la batería se expanda y se contraiga ligeramente en cada ciclo, un fenómeno que, con el paso del tiempo, termina acelerando su degradación.

El profesor Michael De Volder, uno de los responsables de la investigación, explica que la mayoría de los estudios sobre baterías se centran en la química o en la física de los materiales, mientras que en este caso decidieron analizar el problema desde un punto de vista mecánico. Su objetivo era comprobar hasta qué punto esos pequeños cambios de volumen influyen en el envejecimiento de la batería.

Para ello utilizaron baterías comerciales de tipo bolsa, sin realizar ninguna modificación en su composición. Los investigadores desarrollaron un dispositivo formado por unos pequeños fuelles neumáticos capaces de ejercer una presión constante sobre la batería mientras esta se carga y descarga. Al mismo tiempo, varios sensores registraban las mínimas variaciones de volumen que se producían durante el funcionamiento.

Las pruebas demostraron que existe una presión óptima, una especie de "punto ideal", situada en torno a los 12,5 bares. Cuando la presión se mantiene cerca de ese valor, la degradación disminuye de forma muy significativa. Sin embargo, si la presión es demasiado elevada o demasiado baja, la vida útil vuelve a reducirse.

Una presión excesiva favorece la aparición de depósitos de litio sobre el ánodo, un fenómeno que acelera el deterioro de la batería. En cambio, cuando la presión es insuficiente, el cátodo comienza a agrietarse con mayor facilidad. El equilibrio entre ambos extremos es precisamente lo que permite obtener una mejora tan notable en la durabilidad.

Según De Volder, mantener esa presión prácticamente constante durante todos los ciclos de carga y descarga reduce el estrés mecánico que soportan los componentes internos de la batería, evitando buena parte del desgaste acumulado.

Las implicaciones de este descubrimiento podrían ir mucho más allá del aumento de la vida útil. Si las baterías duran el doble, también se reduce la cantidad de unidades que será necesario reciclar en el futuro. El propio investigador recuerda que el reciclaje de baterías todavía presenta importantes limitaciones y que alargar su vida es, hoy por hoy, una de las mejores formas de reducir su impacto ambiental.

Además, una mayor durabilidad también permitiría disminuir la extracción de materias primas necesarias para fabricar nuevas baterías. Minerales como el níquel o el cobalto siguen obteniéndose en muchos casos en condiciones medioambientales y sociales muy cuestionables, por lo que reducir la demanda supondría un beneficio adicional para toda la cadena de producción.

Por el momento, esta tecnología únicamente se ha validado a escala de laboratorio, por lo que todavía será necesario adaptarla a procesos industriales antes de verla integrada en futuras baterías para coches eléctricos. No obstante, la Universidad de Cambridge ya ha registrado una patente a través de su división de innovación, un indicio de que el potencial comercial del sistema es considerable.

Si los próximos desarrollos confirman estos resultados, la industria podría disponer de una solución relativamente sencilla para aumentar de forma drástica la vida útil de las baterías, sin depender de nuevos materiales ni de complejos cambios en su fabricación. Un avance que, además de abaratar el coste de los coches eléctricos a largo plazo, contribuiría a hacerlos todavía más sostenibles.