¿Podrían ser las baterías autorregenerativas el futuro de la movilidad eléctrica?
Una gran ventaja de las baterías de metal de litio es que ofrecen una densidad energética muy alta. Eso las hace muy atractivas para los vehículos eléctricos y otras aplicaciones de movilidad eléctrica, donde es crucial suministrar energía a largas distancias. «Uno de los retos de estas baterías es que su vida útil todavía es relativamente corta», señala Marja Vilkman, coordinadora del proyecto HIDDEN, del Centro de Investigación Técnica VTT (Finlandia). «Eso se debe en parte a que la interfaz entre el ánodo metálico de litio y el electrolito es inestable». Vilkman explica que, sin intervención, los filamentos metálicos de litio —denominados dendritas— empezarán a «crecer» desde el ánodo durante los ciclos de carga y descarga. Eso acaba provocando un cortocircuito.
Desarrollo de un nuevo electrolito autorregenerativo
El equipo del proyecto HIDDEN, financiado con fondos europeos, se propuso desarrollar métodos de autorregeneración para evitar este crecimiento de dendritas. «Nuestro objetivo era crear un método que usara un nuevo electrolito cristalino líquido», explica Vilkman. «Pensamos que eso podría tanto ralentizar el crecimiento de las dendritas, como potencialmente romper las dendritas formadas y regenerar la batería bajo demanda». El equipo del proyecto también quería desarrollar un separador de autorregeneración con propiedades piezoeléctricas (es decir, la capacidad de generar una carga eléctrica). Ello podría ayudar a frenar el crecimiento de las dendritas de forma autónoma, sin necesidad de intervención externa. «Empezamos sintetizando un nuevo electrolito autorregenerativo y usando modelización para optimizar la estructura molecular», explica Vilkman. «Este material se probó principalmente en celdas de baterías pequeñas. Para el separador autorregenerativo, utilizamos un material disponible en el mercado y creamos un proceso para fabricar un separador poroso a partir del mismo». Esos procesos se ampliaron a nivel piloto. Todos los materiales se sometieron a pruebas rigurosas y se analizó su capacidad autorregenerativa.
Mayor vida útil de las celdas
El equipo del proyecto pudo demostrar en pequeñas celdas de prueba que el concepto original de impedir el crecimiento de dendritas funciona. Incluso fue posible revivir una celda en cortocircuito con el protocolo de autorregeneración del proyecto. «También demostramos que era posible aumentar la vida útil de las celdas mediante el uso de separadores autorregenerativos", añade Vilkman. Dichos resultados podrían abrir la puerta a la fabricación de baterías de metal de litio con alta densidad energética y larga vida útil. Las posibilidades son enormes: desde baterías para vehículos eléctricos hasta electrónica ponible y aviación. «El equipo del proyecto también ha contribuido a dar a conocer el papel de las baterías a un público más amplio», señala Vilkman. «Como no será posible alcanzar los objetivos europeos de neutralidad en carbono sin la aceptación ciudadana de los vehículos eléctricos o las baterías, creo que eso puede considerarse un gran impacto positivo».
Investigación pionera en torno a las baterías autorregenerativas
A corto plazo, el equipo del proyecto ha contribuido a crear una comunidad de investigación más amplia en torno a las baterías autorregenerativas. «Para mí, personalmente, ha sido un logro importante», añade Vilkman. «Hemos podido formar y atraer a más personas para trabajar en este campo, lo cual es crucial para la industria». Dado que la investigación se encuentra aún en una fase temprana, Vilkman señala que es necesario seguir trabajando para ampliar el concepto a celdas prácticas con una calidad constante. «Nuestro objetivo sigue siendo publicar más resultados», afirma. «Esperamos que nosotros u otra organización podamos utilizar los conocimientos generados para seguir avanzando en esta tecnología. Actualmente estamos buscando oportunidades de financiación para continuar este trabajo».
Palabras clave
HIDDEN, baterías, movilidad eléctrica, litio, dendritas, electrolito
