Esta batería mantiene el 100% de su capacidad tras 350 ciclos

Un equipo de investigadores de la Academia China de Ciencias y la Universidad Tecnológica de Luleå, Suecia, han presentado un electrolito que promete revolucionar el sector de las baterías. Denominado F-QSCE@30, se trata de un electrolito compuesto semi-sólido con segmentos fluorados que mejora de forma notable la estabilidad, la seguridad y la durabilidad de las celdas.

El avance, publicado en la revista Nano-Micro Letters, ha permitido a una celda completa basada en NCM622 mantener casi el 100% de su capacidad tras 350 ciclos a 60 °C, un resultado significativamente superior al de los sistemas anteriores, especialmente en condiciones exigentes.

Haciendo una estimación, un coche eléctrico dotado de una batería de 75 kWh y 500 km de autonomía real y dotada de esta nueva tecnología, podría conservar teóricamente entre el 85% y el 90% de su capacidad útil tras recorrer 1 millón de kilómetros. Fecha para la cual la batería mantendría entre 63 y 68 kWh útiles, o entre 425 y 450 km de autonomía reales.

El F-QSCE@30 utiliza una estructura de membrana reforzada con fibra de vidrio y curado UV, eliminando los riesgos típicos de los electrolitos líquidos, como la inflamabilidad, fugas o baja estabilidad interfacial. Gracias a su diseño, se consigue una conductividad iónica líquida (1,21 mS·cm⁻¹ a 25 °C) sin perder propiedades mecánicas, lo que abre la puerta a su producción a gran escala mediante procesos roll-to-roll ya existentes en la industria.

Además de esta seguridad estructural, el verdadero salto se encuentra en su capacidad para formar una interfase rica en LiF. Esta capa actúa como una armadura química que previene tanto la reducción del electrolito como la formación de dendritas, un problema crítico en baterías de litio-metal.

Según los investigadores, la clave está en los segmentos laterales –CF₂–CF–CF₃, que inducen un efecto electronegativo muy potente. Esto debilita el enlace entre los iones de litio y la matriz polimérica, lo que se traduce en una energía de activación reducida a solo 0,25 eV y, en consecuencia, una mejora sustancial del transporte iónico.

Este rendimiento no solo se limita a las pruebas simétricas con litio. Las celdas completas con cátodos ricos en níquel (NCM622) han demostrado ser capaces de mantener un rendimiento estable incluso a 0,5 C y altas temperaturas, un escenario muy exigente para la mayoría de baterías comerciales.

Producción escalable y visión a futuro

El nuevo electrolito se fabrica mediante curado UV en un solo paso, usando una mezcla de monómeros como el hexafluorobutil metacrilato, que se infiltran en un esqueleto de fibra de vidrio. El resultado es una membrana de 90 µm, sin grietas y perfectamente integrable en líneas de recubrimiento industriales, lo que representa una ventaja clave para su implementación masiva.

Además, F-QSCE@30 ya cumple los objetivos de capacidad y rendimiento fijados por el USABC para 2030, lo que significa que este material podría ser la base de baterías comerciales de hasta 400 Wh·kg⁻¹, con aplicaciones tanto en vehículos eléctricos como en almacenamiento estacionario.

Los autores del estudio señalan que el próximo paso será extender este concepto a tecnologías de sodio y zinc metálico, al tiempo que se sigue optimizando la resistencia mecánica para celdas de estado sólido de gran formato. Todo ello apunta a una nueva generación de baterías más seguras, energéticamente densas y con una vida útil prolongada, elementos clave para el futuro de la movilidad eléctrica y la transición energética.

Fuente | Nano-Micro Letters