El mundo del mañana estará gobernado por las baterías y creen haber hallado la batería definitiva para nuestro smartphone. Toda la energía que consumamos de aquí a una década vendrá de una batería y su origen será limpio o no será. Para ello, todavía necesitamos mejorar la tecnología actual de baterías.
Las baterías de litio actuales se basan en la intercalación: los iones de litio se introducen en el interior de materiales como el grafito. Como resultado, la mayor parte del volumen de la batería se dedica a cosas que no contribuyen a transportar cargas entre los electrodos, lo que limita las densidades de energía que pueden alcanzar estas tecnologías.
Por eso se ha investigado mucho para encontrar formas de eliminar uno de estos materiales de los electrodos y llegar a la batería definitiva para nuestro smartphone. Se ha intentado emparejar electrodos de metal de litio con diversos materiales, mientras que se han utilizado electrodos en los que el litio reacciona con el aire para formar compuestos de litio-oxígeno.
Aunque en algunos casos funcionaban, solían presentar problemas que acortaban drásticamente su vida útil. Pero un artículo reciente describe una batería que utiliza litio metálico en un electrodo y litio-aire en el segundo. Según algunas mediciones, la batería tiene un rendimiento decente tras más de 1.000 ciclos de carga y descarga.
La construcción de una batería de prueba con estos materiales mostró algunos resultados buenos (los que más) y malos (los que menos). Vamos a ver qué han sacado en claro estos investigadores.
Alta densidad energética y baja eficiencia, pero promete
El bueno es lo que se denomina eficiencia coulómbica, que es una medida de si alguno de los materiales de la batería se inactiva durante el uso al volverse inaccesible o verse implicado en reacciones secundarias irreversibles.
Esto establece los límites más críticos de la vida útil de la batería. Y aquí, incluso después de 1.000 ciclos de carga/descarga, la eficiencia coulómbica era del 100%, lo que significa que todo el material de arranque de la batería seguía activo, por lo que el rendimiento debería seguir siendo alto.
Por desgracia, parte de ese rendimiento no era muy bueno. La eficiencia energética de la batería -la cantidad de energía que entra en la batería, pero se pierde por el calor- solo bajó un 5% en esos primeros 1.000 ciclos.
Pero al principio era un poco baja, de solo el 93%, cuando las baterías de litio actuales suelen superar el 95%. No es una diferencia enorme, pero podría disminuir después de 1.000 ciclos, sobre todo en baterías grandes como las que se utilizan para el almacenamiento a escala de red.
Pero lo más destacado es la densidad energética. Los investigadores calculan que, incluso en este estado, la tecnología almacena unos 685 vatios-hora por kilogramo, más del doble que la mayoría de las baterías actuales. Además, su relación energía-volumen es casi el doble que la de las baterías de iones de litio.
Como siempre, hay muchos obstáculos que pueden impedir que esto llegue a ser comercialmente viable. Lo más importante no son los materiales utilizados en este proyecto. Lo importante es que los investigadores parecen haber identificado algunos de los principios que permiten el buen funcionamiento de las baterías de litio-aire.
