Electrolitos sólidos, la clave de las nuevas baterías

En un plazo de tiempo relativamente corto hemos vivido una gran evolución en el mundo de las baterías. Sirva como ejemplo pensar en la importancia que prestábamos a las mismas cuando empezaron a llegar los primeros móviles y se empezaron a generalizar los portátiles (entre finales de la década de los 90 y principios de la pasada). En aquellos tiempos, solo nos interesaba saber cuánto duraban, no los materiales que se empleaban para producirlas, sus ciclos de carga-descarga, etcétera. Como mucho, empezábamos a hablar del «efecto memoria», y aún así sin entender (en la mayoría de los casos) en qué consistía. Hoy esos tiempos quedan muy lejos, y a día de hoy casi siempre que compramos un dispositivo que cuenta con una batería, nos informamos en profundidad sobre sus propiedades (tipo, capacidad, tiempo de carga, etcétera). Y es normal, puesto que en este periodo hemos pasado a depender, cada vez más, de estos dispositivos, por no hablar de los nuevos usos de las mismas, y que tienen su máximo exponente en los automóviles eléctricos.

Así, la investigación en baterías ha experimentado un enorme crecimiento en los últimos tiempos, y si hasta hace relativamente poco tiempo empleábamos las baterías de níquel-cadmio (Ni-Cd) y níquel metal hidruro (Ni-MH), ahora toda la industria confía en las de iones de litio que, aunque mucho más fiables que las anteriores, también tienen algunos problemas, como ha quedado claro recientemente tras los problemas de Samsung con los dispositivos que explotaban de manera súbita. Un problema que ha empujado a más de un fabricante a reducir la capacidad de las baterías de sus dispositivos, lo que incide tanto en la duración de las mismas como en sus tiempos de carga.

Sin embargo, todo podría cambiar gracias a las investigaciones llevadas a cabo, durante los últimos años, por María Helena Braga, investigadora de la Universidad de Coimbra, Portugal, y que tras varios años dedicados a analizar las propiedades de diversos materiales que podían ser empleados en la creación de baterías, planteó la posibilidad de no emplear electrolitos (el componente de la batería que retiene la energía) líquidos, tal y como se ha hecho hasta ahora (recordemos, por ejemplo, las baterías de coche, en cuyo interior encontramos una mezcla de electrolitos y agua destilada), sino de vidrio. Gracias a este planteamiento, es posible emplear un ánodo de metal alcalino sin los problemas que surgían al intentar hacerlo con electrolitos líquidos

Con la base de estas investigaciones, Maria Helena se sumó a un equipo de investigadores formado por John Goodenough, profesor de la Cockrell School of Engineering en la universidad de Texas, y co-creador de la anteriormente mencionada batería de iones de litio, que ya llevaba tiempo trabajando en el objetivo de crear una con todos los componentes de estado sólido, algo en lo que encajaban a la perfección los estudios de la investigadora portuguesa con respecto a los electrolitos sólidos. Su trabajo le sirvió para obtener una plaza como investigadora senior en el mismo centro que Goodenought, y poder centrar así sus esfuerzos en el diseño de esta nueva batería.

Y lo mejor es que, tras varios años, el equipo ha conseguido completar su trabajo, que puede ser consultado en ResearchGate con el título Electric Dipoles and Ionic Conductivity in a Na+Glass Electrolyte, y que sienta las bases para la producción de baterías de iones de litio, pero en las que desaparecen los elementos líquidos, algo se además se traduce en múltiples ventajas. La más destacada es, sin duda, la seguridad, y es que según los estudios llevados a cabo por el equipo de investigadores, la eliminación de los electrolitos líquidos evita el problema de que la rotura del polímero que separa las celdas pueda dar lugar a un cortocirtuito. Solo por esto, ya tenemos una razón más que evidente para que la industria se decline por este planteamiento y, de la manera más rápida posible, termine por adoptar este nuevo sistema.

Pero es que, además, este nuevo sistema, basado en los estudios de Maria Helena Braga, permite incrementar de manera considerable la densidad de las celdas, lo que se traduce en una mayor capacidad, en el mismo espacio, que una batería de iones de litio convencional, algo que tiene especial encaje en el mundo del motor, puesto que puede facilita el aumento en la autonomía de los automóviles enchufables, acabando con uno de los principales problemas a los que se enfrentan estos vehículos frente a los que se mueven mediante combustibles fósiles. Y, por si fuera poco, las mejoras en la seguridad también permiten acelerar en gran medida los tiempos de carga, reduciendo la carga completa de una batería de horas a minutos.