Una batería de litio-aire utiliza oxígeno como uno de sus electrodos para generar electricidad. Al igual que las que se usan hoy en día de manera habitual, el ánodo está hecho de litio, mientras que el cátodo es una capa porosa de carbono que permite el paso del oxígeno del aire hacia el interior de la batería. La reacción química entre el oxígeno y el litio es la que genera la electricidad.
Entre sus ventajas principales está la alta densidad energética que ofrecen, pudiendo almacenar mucha más energía en un espacio relativamente pequeño. Esto las hace atractivas para su uso en vehículos eléctricos. Por ahora se encuentran en una etapa temprana de investigación y desarrollo, pero son consideradas como una tecnología alternativa muy prometedora.
Entre los desafíos técnicos que enfrentan para convertirse en un producto viable comercialmente está la estabilidad y la degradación. El proyecto desarrollado en Estados Unidos por investigadores del Instituto de Tecnología de Illinois (IIT) y el Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU., ha dado como resultado un diseño de batería de esta tipología que utiliza un electrolito sólido fabricado con material polimérico cerámico.
Según un comunicado de Argonne, este electrolito está formado por "elementos relativamente económicos en forma de nanopartículas" y la celda se completa con un ánodo de litio y un cátodo de estructura permeable al aire.
Resultados en el laboratorio
En una celda de prueba fabricada con esta nueva química, y en condiciones de laboratorio, el equipo alcanzó los 1.000 ciclos de carga y descarga. Se trata de un logro especialmente importante ya que soluciona una de las grandes debilidades de estas baterías: su inestabilidad. Este resultado permite que una batería formada por estas celdas se pueda utilizar en el futuro en coches, camiones y aviones eléctricos, entre otras aplicaciones.
Además, “con un mayor desarrollo, esperamos que nuestro nuevo diseño para la batería de litio-aire también alcance una densidad de energía récord de 1.200 Wh/kg”, explica Larry Curtiss del equipo de Argonne.
Entendiendo los desafíos de la tecnología
Con sus pruebas, los investigadores también afirman haber comprendido cómo es el comportamiento de este tipo de baterías y los problemas que han impedido que, hasta ahora, las baterías de litio-aire no sean adecuadas para el uso práctico. El diseño de estas baterías funciona con el oxígeno del aire, lo que elimina la necesidad de tener que emplear tanques especiales, como sí ha sido necesario en diseños anteriores. Además, aseguran haber logrado “la reacción de cuatro electrones a temperatura ambiente”.
“Durante más de una década, los científicos de Argonne y de otros laboratorios han trabajado para desarrollar una batería de litio que utilice el oxígeno del aire”, resume Larry Curtiss. La batería de litio-aire, afirma, "tiene la densidad de energía proyectada más alta entre todas las tecnologías de batería que se están considerando para sustituir a las actuales de iones de litio".