Muchas de las líneas de investigación en torno a las baterías apuntan a tecnologías (como las de electrolito sólido, por ejemplo) que dejen atrás a las actuales baterías de iones de litio, un tipo de acumuladores energéticos que, pese a las mejoras de los últimos años, se basa en los mismos principios desde su creación hace más de dos décadas. Sin embargo, todavía tienen margen de mejora y la Universidad de Tokyo ha encontrado una nueva forma de mejorar las baterías de iones de litio actuales.
Los investigadores de la Escuela de Ingeniería y la Escuela de Ciencias de la Universidad de Tokyo han logrado aumentar, por un lado, el voltaje de la celda; y por otro lado, han eliminado factores de riesgo de las baterías actuales. Aplicado en coches eléctricos, esto se traduce en la posibilidad de hacer más kilómetros por cada carga. En baterías para almacenamiento de energía en el ámbito doméstico, supone un aumento de seguridad contra incendios.
A día de hoy sabemos que, aunque es poco probable en circunstancias normales, las baterías pueden salir ardiendo. Para mejorar la seguridad y, de paso, la autonomía, los investigadores han desarrollado un electrolito de fosfato cíclico fluorado (TFEP). Esta molécula tiene una estructura química de carbonatos que pueden formar una interfase sólida estable, y fosfatos orgánicos que pueden atrapar radicales de hidrógeno, evitando así la combustión.
Además, este nuevo desarrollo permite aumentar el voltaje de la batería, limitado por el material empleado en el electrolito. Según el profesor Atsuo Yamada, «el disolvente del electrolito en las baterías de iones de litio es el mismo ahora que cuando se empezaron a comercializar las baterías a principios de los años 90», por lo que pensaban que «había espacio para la mejora».
El nuevo electrolito de fosfato cíclico fluorado sustituye, y mejora, al de carbonato de etileno existente, que se utiliza ampliamente en las baterías de la actualidad. El carbonato de etileno es inflamable y es inestable por encima de los 4,3 voltios. En cambio, el TFEP no es inflamable y puede soportar voltajes mayores, de hasta 4,9 voltios. Este voltaje extra en una celda de tamaño idéntico puede traducirse en baterías que duran más tiempo antes de necesitar otra recarga.
Esta mejora de la tecnología actual, cuyo estudio ha sido publicado en la revista Nature, sorprendió a sus propios creadores. Según el profesor Yamada, «esto se debe a que la forma en que se nos ocurrió el TFEP fue novedosa en sí misma. (...) La mayor parte de la investigación sobre electrolitos es un poco de ensayo y error, con ligeras alteraciones en la química básica que rara vez ofrecen alguna ventaja. Nuestro enfoque proviene de una comprensión teórica de las estructuras moleculares subyacentes. Predijimos las propiedades de mayor voltaje y seguridad antes de verificarlas experimentalmente, así que fue una sorpresa muy agradable».
