Baterías líquidas para recargar rápido vehículos eléctricos y duplicar su autonomía
Las normativas nacionales e internacionales destinadas a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y la preocupación de los consumidores por los productos insostenibles son las fuerzas que conducen a la sustitución de los vehículos basados en combustibles fósiles por alternativas eléctricas. El objetivo de la UE es descarbonizar el sector del transporte para 2050. A pesar de esta intención, la adopción del coche eléctrico sigue siendo baja, y estos vehículos coparon poco más del 2 % de las ventas en 2018. Los interesados suelen quejarse de las limitaciones de las baterías. Estas precisan a menudo de grandes tiempos de recarga (cuatro horas de media) y tienen una densidad de energía reducida que limita la autonomía a un máximo de 300 kilómetros. Las baterías de estado sólido también suponen una carga para la red cuando se cargan de forma simultánea. BETTERY, la empresa responsable del proyecto Nessox, apoyado por la UE, mejoró las características técnicas de una nueva clase patentada de batería líquida de litio y oxígeno, y validó su rendimiento. La nueva batería de flujo semisólido de litio y oxígeno (NESSOX) puede recargarse en minutos (sin perjuicio notable para la red) y tiene el doble de autonomía de lo que era posible hasta ahora. El equipo a cargo del proyecto evaluó el potencial comercial de esta nueva batería.
La batería de litio y oxígeno de flujo completamente nueva
NESSOX es una batería líquida semisólida. El líquido es un electrodo fluido que ejerce simultáneamente como electrolito y catolito portando O2. Las celdas convencionales de litio y oxígeno son sólidas y tienen aire entre los cátodos. El O2 llega hasta el núcleo de las celdas desde el exterior en forma de gas. Su desventaja es la baja velocidad de su transporte. En una NESSOX, el O2 está en el fluido que circula por la celda y se transporta por ella con más rapidez. «NESSOX se diferencia de otras baterías de litio y oxígeno por que combina la ligereza y el rendimiento de esta tecnología con la modularidad de las baterías de flujo —afirma Francesca Soavi, coordinadora del proyecto—. Y el empleo de un catolito semisólido patentado basado en nanopartículas de carbono garantiza características como flexibilidad, alto rendimiento y capacidad de descarga con densidades inéditas hasta la fecha». NESSOX es completamente compatible con la infraestructura de carga moderna e incluye una característica revolucionaria, la capacidad de cargarse sin que los vehículos estén conectados a la red. Esto es posible al sustituir los electrodos fluidos agotados por otros recargados por fuentes renovables. Durante el curso del proyecto, BETTERY ejecutó pruebas experimentales del nuevo prototipo de NESSOX y logró una densidad de corriente de 2,0 mA/cm2, una potencia nominal de 100 mW y un área de superficie de celda de 24 cm2. El equipo calcula que el coste de la batería de NESSOX será un 30 % inferior a las de iones de litio de electrodos sólidos. «Nuestro trabajo demostró la mayor energía específica y seguridad al menor coste y tiempo de recarga jamás logrado en la literatura científica», afirma Soavi.
Sin metales pesados, ampliable y ecológica
Al evitar el empleo de materiales raros, NESSOX contribuirá a que Europa siga siendo competitiva en el sector mundial de la energía limpia e innovadora. El reconocimiento a la batería no se ha hecho esperar. BETTERY ganó el Reto de las Baterías de la Cumbre sobre Materias Primas de 2019 del Instituto Europeo de Innovación y Tecnología. «Según el plan de acción de la UE, las baterías de oxígeno y litio se comercializarán a partir de 2030. Pero en cuanto se logren las inversiones adecuadas, estaremos preparados para ampliar esta tecnología prometedora y disruptiva hasta el grado de prototipo preindustrial para probarla en entornos reales», confirma Soavi. BETTERY apuesta por los fabricantes de bicicletas y patinetes eléctricos. De hecho, productores de Italia y Francia ya han expresado su interés, como también lo han hecho otros de fuera de Europa de sitios tan lejanos como Japón. El equipo estudiará todo tipo de aplicaciones de movilidad eléctrica, como drones, antes de pasar a los buques, autobuses y trenes eléctricos y a las centrales de energía renovable (fotovoltaica y eólica), donde la batería NESSOX puede integrarse como parte del sistema de almacenamiento de energía.
Palabras clave
NESSOX, batería líquida, batería de estado sólido, recarga, vehículo eléctrico, coches eléctricos, transporte, emisiones, iones de litio, Li/O2, litio oxígeno, electrolito, catolito
