Una colaboración internacional entre el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC), organismo dependiente del Ministerio de Ciencia e Innovación, junto con investigadores de Emiratos Árabes Unidos e India, ha dado como resultado el desarrollo de un innovador material que duplica la capacidad de las baterías de ion-litio actuales.
El estudio, publicado en la prestigiosa revista Angewandte Chemie International Edition, promete impulsar significativamente la eficiencia energética de los vehículos eléctricos, además de los dispositivos electrónicos que todos llevamos en el bolsillo.
Un material innovador que abre la puerta a baterías más duraderas y eficientes
Las baterías de ion-litio son actualmente las más utilizadas en el mercado de dispositivos recargables, pero se enfrentan a desafíos significativos en términos de capacidad de almacenamiento y durabilidad.
“El grafito ha sido el material dominante en los ánodos de estas baterías debido a su estabilidad y bajo costo, pero tiene una capacidad de almacenamiento limitada”, explica José Ignacio Martínez, investigador del ICMM-CSIC y coautor del estudio. Este límite de almacenamiento ha sido un reto a superar para los avances en esta tecnología.
El equipo de científicos se centró en la creación de un material que no solo ofreciera mayor eficiencia que el grafito comercial, sino que también mantuviera atributos como la escalabilidad y seguridad ambiental. Según Felipe Gándara, investigador del ICMM-CSIC y autor del estudio, los investigadores se centraron en los MOFs (marcos metal-orgánicos), compuestos por estructuras porosas que combinan moléculas orgánicas y metales, y que permiten almacenar iones de litio de forma versátil.
Sin embargo, los MOFs tienen ciertos problemas como su rendimiento limitado e inestabilidad química, además de dificultades para su producción a gran escala, lo que había obstaculizado su aplicación en baterías.
Para abordar estos desafíos, el equipo desarrolló un nuevo tipo de material metal-orgánico compuesto por hierro y aldehído salicílico (Fe-Tp). Este material mostró "notable rendimiento" como ánodo en pruebas iniciales y fue luego combinado con grafito, lo cual permitió aprovechar la alta capacidad de almacenamiento del MOF mientras se preservaban las propiedades de estabilidad y escalabilidad del grafito. El resultado fue un aumento de la capacidad de almacenamiento del grafito, duplicando así el rendimiento de la batería.
El MOF desarrollado presenta una estructura de porosidad jerarquizada que permite el flujo libre de iones de litio, incluso durante los ciclos de carga y descarga, mejorando la eficiencia. “Después de 500 ciclos de carga y descarga constantes, el material mantuvo el 89% de su capacidad cíclica, lo que demuestra su durabilidad y su potencial para aplicaciones a largo plazo”, destacan los investigadores. Esta estabilidad a largo plazo sugiere que el material podría incorporarse fácilmente a las baterías actuales, optimizando su rendimiento sin necesidad de reemplazar completamente el grafito.
¿Qué implica esto para las el futuro de las baterías de ion-litio?
Este avance tiene implicaciones significativas para el desarrollo de baterías de ion-litio de próxima generación, que podrían ofrecer mayor autonomía y duración para dispositivos y vehículos eléctricos. “El uso de un aditivo económico y escalable como el Fe-Tp abre la posibilidad de baterías más eficientes y de mayor duración”, indica Martínez.
Gándara destaca además que, gracias a su seguridad medioambiental y viabilidad de producción a gran escala, este nuevo material representa un paso adelante para la industria del almacenamiento de energía, que busca soluciones sostenibles y económicas.
Con este descubrimiento, los investigadores proyectan que el mercado global de almacenamiento energético podría experimentar una transformación radical, impulsando baterías más potentes, seguras y accesibles para los próximos años.
