En una era donde la demanda de almacenamiento de energía eficiente y sostenible está en su apogeo, un desarrollo pionero de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Harvard ha establecido un nuevo referente en el campo de la tecnología de baterías. Los investigadores han presentado una novedosa batería de metal de litio capaz de soportar al menos 6000 ciclos de carga y descarga, con la capacidad de cargarse completamente en cuestión de minutos. Este avance revolucionario no solo promete transformar la forma en que usamos las baterías, sino que también allana el camino para aplicaciones más prácticas en industrias como la de los vehículos eléctricos.
El núcleo de esta investigación reside en la fabricación de baterías de estado sólido utilizando ánodos de litio metálico, un método que ha aportado nuevos conocimientos sobre materiales para baterías potencialmente revolucionarias. El estudio, publicado recientemente en «Nature Materials», destaca los importantes avances logrados en la comprensión y el uso de los ánodos de litio metálico. Xin Li, autor del artículo, comentó: «Las baterías de ánodo de litio metálico se consideran la joya de la corona de las baterías. Poseen una capacidad diez veces superior a la de los ánodos de grafito comerciales, lo que podría aumentar significativamente la autonomía de los vehículos eléctricos. Nuestra investigación supone un paso fundamental hacia baterías de estado sólido más prácticas en aplicaciones industriales y comerciales».
Uno de los mayores desafíos en el diseño de estas baterías ha sido la formación de dendritas en la superficie del ánodo. Estas estructuras, similares a raíces, crecen en el electrolito, perforando la barrera que separa el ánodo del cátodo, lo que provoca cortocircuitos e incluso incendios. En 2021, Li y su equipo abordaron este problema diseñando una batería multicapa, intercalando diferentes materiales de diversas estabilidades entre el ánodo y el cátodo. Este diseño multicapa y multimaterial no bloqueó por completo las dendritas de litio, sino que controló y contuvo su penetración.
En su última investigación, el equipo ha logrado nuevos avances al incorporar partículas de silicio de tamaño micrométrico en el ánodo. Este enfoque reduce la reacción de litiación y promueve la galvanoplastia uniforme del metal de litio grueso, previniendo eficazmente la formación de dendritas. Además, los procesos de galvanoplastia y decapado pueden realizarse rápidamente en superficies planas, lo que permite cargar la batería por completo en tan solo 10 minutos.
En la fase experimental se creó una batería de bolsillo del tamaño de un sello postal, de 10 a 20 veces más grande que la mayoría de las baterías de botón producidas en laboratorios universitarios. Sorprendentemente, esta batería mantuvo el 80 % de su capacidad incluso después de 6000 ciclos, superando a otras baterías de bolsillo disponibles actualmente en el mercado.
Esta innovación de Harvard es más que un simple logro académico; supone un gran avance en la tecnología de baterías. Con su mayor capacidad, seguridad y eficiencia, la batería de metal de litio desarrollada por Li y su equipo tiene el potencial de revolucionar el almacenamiento y el uso de energía, especialmente en vehículos eléctricos, lo que marca un hito importante en nuestro camino hacia un futuro más sostenible y energéticamente eficiente.
Hora de publicación: 12 de enero de 2024
