Un nuevo electrolito en estado sólido promete unas microbaterías con un potencial enorme
Pronto podríamos estar utilizando unas baterías recargables menos inflamables, más duraderas y potentes tras un descubrimiento realizado por el proyecto de la Unión Europea (UE) SUPER-Lion. Con el apoyo del programa Marie Curie, el doctor Knut Bjarne Gandrud desarrolló un electrolito en estado sólido muy fino para baterías recargables. Los electrolitos son el medio químico que separa un cátodo y un ánodo en una batería, y que permite el flujo de carga eléctrica entre los dos. Las baterías de ion litio (LIB, por sus siglas en inglés) funcionan actualmente con electrolitos líquidos. Sin embargo, la nueva forma de fabricación de electrolitos en estado sólido de SUPER-Lion podría allanar el camino para su uso en baterías finas de dispositivos que se están desarrollando para el mercado emergente del Internet de las Cosas. El electrolito es extremadamente fino con 40 nanómetros, lo cual hace que resulte perfecto para microdispositivos. La investigación del doctor Gandrud fue supervisada por el profesor Philippe Vereecken, director científico en el Centro de Nanoelectrónica y Tecnologías Digitales IMEC y profesor de la Universidad Católica de Lovaina (Bélgica), y contó con la ayuda de dos estudiantes de máster. El doctor Gandrud explica: «Nuestra batería podría funcionar a 120 ºC, una hazaña que las baterías actuales con electrolitos líquidos no pueden lograr. Los electrolitos líquidos empleados hoy en día son inflamables y la batería tiene una vida útil limitada debido a las reacciones secundarias que se producen entre los electrodos y el electrolito». Las LIB a base de electrolitos líquidos se utilizan en la mayoría de los dispositivos como los teléfonos móviles y los ordenadores portátiles, y también en coches eléctricos. La mayor parte de las baterías de litio en estado sólido suelen emplearse en aplicaciones de menor tamaño que no necesitan tanta energía o en las que la seguridad es fundamental, como en los implantes médicos. Pequeñas pero potentes Esto se debe a que muchas baterías de litio en estado sólido del mercado tienen una capacidad limitada o solamente funcionan a temperaturas más altas. El método de fabricación de SUPER-Lion cambia esta situación. El proyecto desarrolló un electrolito nanocompuesto (NCE, por sus siglas en inglés) que puede integrarse fácilmente en pequeñas baterías, lo cual permite incrementar fácilmente la energía de la célula. El método de fabricación también es fácil de ampliar para una producción en serie al precio adecuado. El equipo lo probó en células de batería con el ánodo de metal de litio, el material más complicado, puesto que la mayoría de los materiales no son químicamente estables con él. El uso del litio aporta beneficios reales, porque puede incrementar la densidad de energía de las células de las baterías recargables a más de 1 000 Wh/L. Los resultados mostraron que el equipo todavía no ha logrado todos sus objetivos, pero va por buen camino. Por ejemplo, la batería solo tenía un 75 % de la capacidad reversible (cuando la carga de la célula se restituye tras la descarga de la batería) de una LIB de electrolito líquido. Sin embargo, la célula fue fundamentalmente más eficiente que cuando contenía un electrolito líquido y tuvo una vida útil más larga. «El electrolito en estado sólido no sufrió ninguna reacción secundaria indeseada con los electrodos», afirma el doctor Gandrud. La comercialización del producto podría llevar tiempo. Es probable que los desarrolladores creen más dispositivos electrónicos pequeños una vez las microbaterías necesarias para alimentarlos estén disponibles, y si existieran más dispositivos que necesitaran microbaterías potentes, habría más inversión privada para fabricarlas. «Es el dilema del huevo y la gallina», comenta el profesor Vereecken. El potencial del mercado de los electrolitos en estado sólido los convierte en un tema candente para los investigadores. Según señala el doctor Gandrud: «La financiación de la UE fue fundamental para nosotros. Debido a la dura competencia existente, resulta difícil conseguir financiación».
Palabras clave
SUPER-Lion, baterías recargables, baterías de ion litio, electrolito en estado sólido, electrolito líquido, electrodos, baterías extremadamente finas, Internet de las Cosas
