Rediseñando las baterías de litio-aire

Las baterías de litio-aire, también conocidas como baterías de litio-oxígeno, son candidatas a convertirse en la próxima generación de dispositivos de almacenamiento de electricidad de alta energía. Su capacidad teórica de almacenamiento de energía es diez veces superior a la de las baterías convencionales de iones de litio a igual peso, pero aún no son químicamente lo bastante estables para constituir una alternativa fiable.

Unos científicos están ahora rediseñando la tecnología para las baterías de esta clase a fin de alargar de manera sustancial su vida útil.

La labor se realiza en el marco de un proyecto en el que participan la Universidad de Oldemburgo, el Instituto Fraunhofer para la Tecnología de Fabricación y los Materiales Avanzados (IFAM), la Universidad de Münster y la empresa IOLITEC (Ionic Liquids Technologies), todas estas entidades en Alemania.

Las baterías de litio-aire funcionan básicamente igual que las baterías convencionales, pero en este tipo de baterías se utiliza la reacción de los iones de litio con el oxígeno del aire en el electrodo positivo para generar electricidad.

Concretamente, en las baterías de litio-aire, uno de los electrodos está hecho de litio metálico mientras que el otro, llamado electrodo de difusión de gas, consiste en una red porosa y un material conductor donde el oxígeno (O2) del aire toma parte en una reacción de oxidación-reducción. Cuando la batería se descarga, los iones de litio cargados positivamente se desplazan a través del electrolito desde un electrodo hasta el electrodo de difusión de gas, donde se combinan con el oxígeno y los electrones de un circuito eléctrico externo para formar óxido de litio. Esto genera una corriente eléctrica que puede utilizarse para proporcionar energía a los dispositivos eléctricos. Durante la recarga, el litio y el oxígeno vuelven a separarse y los iones y electrones viajan en sentido contrario.

La gran ventaja es que las baterías de litio-aire pueden almacenar casi tanta energía por kilogramo como los combustibles fósiles. Esto significa que, a igual energía específica que las baterías actuales, pesan mucho menos, lo que las hace atractivas para su uso en coches eléctricos, así como para otros tipos del almacenamiento de energía.

Una celda de batería de litio-aire sostenida ante parte del equipamiento empleado por los investigadores para examinar su funcionamiento. (Foto: Fraunhofer IFAM)

Sin embargo, todavía hay algunos problemas técnicos pendientes de resolver, tal como advierte Gunther Wittstock, de la Universidad de Oldemburgo y miembro del equipo de investigación y desarrollo. Uno de estos retos es encontrar un electrolito que sea químicamente estable tanto al operar con el electrodo positivo como al hacerlo con el negativo, o encontrar un modo viable de usar dos electrolitos.

Para aumentar la estabilidad de la batería de litio-aire, el equipo del proyecto pretende diseñar una membrana que separe el electrodo positivo del negativo, permitiendo así usar en cada lado un electrolito distinto. (Fuente: NCYT de Amazings)