En los últimos años, la evolución de la tecnología eléctrica ha permitido crear baterías de alta capacidad, capaces de hacer que un coche eléctrico alcance autonomías por encima de los 500 kilómetros en carretera. Estas cifras deberían permitir a los conductores olvidarse de la famosa ansiedad de rango que, desde siempre, ha sido el gran hándicap de esta tecnología (más allá del precio de los vehículos). Sin embargo no ha sido así.
Las grandes baterías traen consigo tiempos de recarga más largos y, por ahora, la infraestructura de recarga existente no ha sido capaz solventar este problema. Pero lo hará. Con el tiempo, los cargadores serán más potentes y numerosos y será posible recargar un coche en más o menos el tiempo que ahora se tarda en rellenar un tanque de gasolina. Sin embargo, estas recargas a alta potencia crean otro problema: la degradación de la batería. Los investigadores de Cornell, en Estados Unidos, han buscado una solución que acabe con estos tres inconvenientes.
Un nuevo elemento de la tabla periódica para las innovadoras ‘superbaterías’
Muchas son las investigaciones dedicadas a encontrar baterías de litio que superen a las actuales eliminando estas tres problemáticas y siendo a la vez viables económicamente. La combinación de carga ultrarrápida y mínima degradación mejora la comodidad del usuario y hace que los vehículos eléctricos sean más atractivos y competitivos en el mercado.
Las baterías de litio son ligeras, fiables y relativamente eficientes en términos energéticos, pero tienen su mayor inconveniente en la velocidad de carga ya que están limitadas en su capacidad para manejar grandes picos de corriente.
En este trabajo, los investigadores han destacado al indio como un material prometedor para desarrollar baterías con carga rápida. Este metal, conocido por su naturaleza blanda, es comúnmente empleado en la fabricación de recubrimientos de óxido de indio y estaño, utilizados principalmente en pantallas táctiles y paneles solares.
"Hemos identificado una solución para superar esta barrera mediante el uso de diseños de electrodos racionales", afirma en un comunicado Lynden Archer, profesor de Ingeniería y decano de la Facultad de Ingeniería de Cornell y director del proyecto.
Cuenta con dos características que elevan su potencial para ser utilizadas como ánodo de batería: una barrera de energía de migración extremadamente baja, que determina la velocidad de difusión de iones en estado sólido, y una moderada densidad de corriente de intercambio, vinculada a la rapidez con la que los iones se reducen en el ánodo.
La combinación de estas cualidades, caracterizada por una difusión rápida y una cinética de reacción superficial más lenta, resulta fundamental para lograr una carga rápida y un almacenamiento de energía de larga duración.
"La innovación clave radica en que hemos identificado un principio de diseño que permite la movilidad libre de iones metálicos en el ánodo de una batería, posibilitándoles encontrar la configuración adecuada antes de participar en la reacción de almacenamiento de carga", explica Archer. "El resultado final es que, en cada ciclo de carga, el electrodo se mantiene en un estado morfológico estable. Esto es precisamente lo que confiere a nuestras nuevas baterías de carga rápida la capacidad de cargarse y descargarse repetidamente durante miles de ciclos".
"Si es posible cargar la batería de un vehículo eléctrico en cinco minutos, no es necesario que alcance 500 kilómetros de autonomía, lo que podría disminuir el coste del vehículo” añade Archer en el trabajo que ha sido publicado en la revista Joule.
Aunque los ánodos de indio no son perfectos ni necesariamente prácticos en todos los aspectos, la incorporación de esta tecnología daría como resultado una reducción en el tamaño y coste de las baterías y permitiría poner a disposición de los compradores coches eléctricos más asequibles.
