La batería de litio-aire desarrollada por el Instituto Nacional de Ciencias de los Materiales de Japón ha logrado alcanzar una densidad energética de 500 Wh/kg. Para lograr este objetivo, los investigadores identificaron los problemas críticos de esta tecnología para mejorar su rendimiento y eliminar sus factores limitantes como las reacciones químicas indeseadas y la necesidad de uso de oxígeno puro. La empresa Softbank ha permitido realizar pruebas reales con ella para demostrar sus ventajas.
En una batería convencional de iones de litio el electrodo negativo es de grafito, el positivo está hecho de un óxido de metal, como óxido de litio cobalto, y el electrolito es una sal de litio disuelta en un disolvente orgánico. La acción de la batería depende del movimiento de los iones de litio entre los electrodos. Las baterías de iones de litio se deterioran con el tiempo y sus densidades de energía, relativamente bajas, implican que necesitan ser recargadas con frecuencia.
Las baterías de litio-aire (o litio oxígeno) son consideradas como las baterías del futuro, debido a su alta densidad de energía teórica, que puede llegar a ser hasta diez veces la de una de iones de litio. La cifra que puede llegar a alcanzar en este apartado es comparable a la de la gasolina lo que permitiría que un coche eléctrico pudiera hacer más de 600 kilómetros con una sola carga con una batería mucho menos pesada que las de iones de litio actuales ofreciendo además una mayor vida útil.
Sin embargo, los prototipos creados en otros estudios solo podían funcionar con oxígeno puro, ofreciendo una tasa de rendimiento pobre y con reacciones químicas indeseadas, lo que dificultaba su desarrollo. Su diseño implica un electrodo negativo de metal de litio, un electrolito no acuoso y un electrodo positivo, que funcionen de forma concertada. Estas celdas electroquímicas aprovechan la oxidación de litio del ánodo y la reducción del oxígeno en el cátodo. En algunos diseños, durante la descarga, la excesiva cantidad de electrolito provoca la formación de peróxido de litio creando varias reacciones secundarias indeseables que lo atacan, reduciendo la eficacia global de la batería. Su viabilidad técnica y económica parece todavía muy lejana.
El equipo de investigadores del Instituto Nacional de Ciencias de los Materiales de Japón ha identificado los factores críticos que permiten mejorar su rendimiento, desarrollando un nuevo electrolito en el marco del proyecto ALCA-Spring. Este material permite aprovechar todo el potencial de almacenamiento de esta tecnología. Además, en colaboración con la empresa Softbank ha podido someterla a pruebas reales.
La tecnología de fabricación de celdas de baterías de Softbank ha logrado un prototipo que alcanza los 500 Wh/kg de densidad energética, duplicando los valores habituales que se logran con las baterías de iones de litio. Según escriben los autores en la documentación de la investigación, además "se trata de la primera realización mundial de una reacción de carga/descarga de una batería de litio-aire de alta calidad a temperatura ambiente".
