Hacia nuevas baterías de iones de litio más eficientes y seguras

Investigadores de la Universidad de Oxford y de la Universidad de Sevilla (España) han publicado un reciente estudio en la revista Nature en el que definen nuevas estrategias para la fabricación de una generación de baterías de iones de litio más eficientes y seguras. Pretenden así superar algunas de las limitaciones que estos dispositivos plantean actualmente: su capacidad de almacenamiento y la contaminación derivada de algunos de los elementos usados para construirlos.

Para ello han estudiado dos tipos de cátodos muy semejantes en su composición, pero que presentan comportamientos totalmente distintos: uno de ellos sufre la conocida pérdida de densidad de energía en el primer ciclo, y el otro no. "Esta diferencia de comportamiento se debe a la formación en uno de ellos de una superestructura nueva, es decir, a un ordenamiento muy particular de los átomos metálicos", explica Juan Gabriel Lozano, investigador de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de la Universidad de Sevilla. Se ha demostrado que esta característica previene la reestructuración durante el primer ciclo de carga y descarga. "Este resultado nos permitiría superar uno de los principales cuellos de botella que hasta ahora ha encontrado el desarrollo de este tipo de tecnología", explica el investigador.

Las baterías de ion de litio han revolucionado la tecnología de dispositivos portátiles, y su uso está hoy en día generalizado en teléfonos móviles, ordenadores portátiles, etc. En reconocimiento a ello, los creadores de este tipo de baterías han recibido el premio Nobel de Química de este año 2019. Sin embargo, existen aún determinados problemas que es necesario resolver. En primer lugar, "las baterías de iones de litio convencionales no son capaces de almacenar energía suficiente para que su uso se extienda a mayor escala en coches eléctricos. Además, la mayoría emplea en sus cátodos metales que son tóxicos, contaminantes y que llevan asociados importantes problemas de seguridad. Por todo ello, entre la comunidad científica existe un interés creciente por desarrollar nuevos materiales que solventen estos problemas", explica el investigador de la Universidad de Sevilla.

(Foto: U. Sevilla)

Entre los candidatos más potentes para reemplazar parte de la tecnología actua, están los llamados cátodos de óxidos de metales de transición ricos en litio. Estos cátodos son capaces de almacenar mayor densidad de energía que los convencionales y además son más seguros, económicos y respetuosos con el medio ambiente. Sin embargo, presentan un inconveniente fundamental, y es que una buena parte de la densidad de energía se pierde en el primer ciclo de carga y descarga. Este problema, asociado a la reestructuración atómica de los cátodos durante la extracción e inserción del litio, hacía que su implementación no fuera factible todavía. Sin embargo, el hallazgo plasmado en este artículo permitirá superar dicha dificultad. (Fuente: U. Sevilla)