Esta batería se recarga en segundos y dura más de 30 años

Un equipo internacional de investigadores, codirigido por la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA), ha presentado un prototipo de batería de níquel-hierro que promete recargarse en cuestión de segundos y soportar más de 12.000 ciclos completos sin apenas degradación. Traducido a la práctica, estaríamos hablando de más de 30 años de recargas diarias manteniendo el rendimiento.

Según explican los responsables del proyecto, esta combinación de carga ultrarrápida, elevada potencia y enorme durabilidad la convierte en una candidata muy interesante para almacenar el excedente de las fuentes renovables. También podría encontrar su sitio como sistema de respaldo en centros de datos, donde la fiabilidad es crítica.

Eso sí, por ahora esta tecnología no alcanza la densidad energética de las baterías de litio actuales, por lo que su aplicación no parece orientada, al menos de momento, a alimentar el coche eléctrico tal y como lo conocemos hoy.

La clave de su rendimiento está en la escala nanométrica. El equipo ha trabajado con agrupaciones de níquel y hierro de menos de 5 nanómetros. Para hacerse una idea, entre 10.000 y 20.000 de estos grupos cabrían en el grosor de un cabello humano. Al reducir tanto el tamaño, han conseguido multiplicar la superficie activa del electrodo, permitiendo que prácticamente cada átomo participe en la reacción química.

Gracias a este diseño, la batería puede pasar de estar vacía a completamente cargada en segundos, frente a las hasta siete horas que necesitaban versiones históricas de esta misma química.

De la idea de Edison a una batería del siglo XXI

La historia de la batería de níquel-hierro se remonta a 1900, cuando el coche eléctrico superaba en número al de gasolina, aunque estaba limitado por una autonomía de apenas 48 kilómetros. Thomas Edison intentó mejorar ese escenario con esta química, aspirando a alcanzar unos 160 kilómetros de alcance. Sin embargo, el empuje del motor de combustión terminó arrinconando aquel desarrollo.

Más de un siglo después, la investigación retoma esa idea clásica, pero con herramientas propias del siglo XXI. El nuevo prototipo de UCLA emplea grafeno en dos dimensiones y proteínas como base estructural para resolver los problemas de conductividad que habían lastrado esta tecnología durante décadas.

El proceso tiene su punto curioso: los investigadores utilizaron proteínas procedentes de la producción de carne de vacuno como plantilla para el crecimiento de los nanogrupos metálicos. Estas proteínas se mezclaron con óxido de grafeno, un material de un solo átomo de grosor.

La mezcla se sometió a un proceso de calentamiento en agua y posteriormente a altas temperaturas, lo que transformó las proteínas en carbono e integró los grupos de níquel y hierro en la estructura resultante. El material final es un aerogel compuesto en un 99% por aire en volumen, extremadamente ligero y muy poroso.

Esa porosidad es precisamente la que marca la diferencia. Al ser un aerogel de grafeno fino y lleno de cavidades, ofrece un enorme espacio para que se produzcan las reacciones químicas. Además, al reducir las partículas metálicas a escala nanométrica, aumenta la relación entre superficie y volumen. En la práctica, los iones tienen menos distancia que recorrer y más puntos donde reaccionar, lo que se traduce en cargas y descargas mucho más rápidas que en los diseños tradicionales.

Pensada para la red eléctrica

Los investigadores ya están probando la incorporación de otros metales utilizando esta misma técnica de fabricación basada en nanogrupos. También estudian el uso de polímeros naturales más abundantes como alternativa a las proteínas bovinas, con el objetivo de facilitar una futura producción a mayor escala.

Uno de los responsables del estudio, Maher El-Kady, apunta que una tecnología capaz de extender la vida útil de una batería durante décadas podría ser ideal para almacenar energía renovable o asumir el suministro de forma inmediata cuando se produce un apagón. Esto, además, reduciría la preocupación por los costes cambiantes de la infraestructura energética.

Por su durabilidad extrema y su capacidad de respuesta casi instantánea, el equipo confía en que esta batería de níquel-hierro tenga un papel relevante en la estabilización de las redes eléctricas y en la gestión de la producción intermitente de fuentes renovables como la solar o la eólica.

En definitiva, no estamos ante una revolución inmediata para el coche eléctrico, pero sí ante una tecnología que podría convertirse en un pilar silencioso del sistema energético del futuro. Y todo, curiosamente, partiendo de una idea que Edison ya tenía sobre la mesa hace más de un siglo.