La Universidad de Harvard es una de las más conocidas y prestigiosas del planeta gracias a las grandes mentes que han estudiado allí y al alto nivel de exigencia para sus alumnos. Tras sus paredes se estudia y también se investiga. Tal es el caso de una serie de expertos de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson, que han logrado desarrollar su propio modelo de batería de estado sólido capaz de recargarse completamente tras sólo 10 minutos.
La investigación ha sido publicada en Nature Materials, donde se describe de forma concisa una nueva forma de fabricar baterías de estado sólido con un ánodo de metal de litio. Xin Li, profesor asociado y autor principal del artículo, asegura que “las baterías de ánodo de metal de litio se consideran el santo grial de las baterías porque tienen diez veces la capacidad de los ánodos de grafito comerciales y podrían aumentar drásticamente la distancia de conducción de los vehículos eléctricos. Nuestra investigación es un paso importante hacia baterías de estado sólido más prácticas”.
Uno de los principales problemas que presentan las baterías de estado sólido es la posible formación de dendritas (trazas de metal que pueden acumularse en la superficie del litio y crecer como raíces hacia el electrolito) en su interior. Esto se forma cuando los iones de litio se mueven del cátodo al ánodo durante su carga. En el año 2021, el mismo equipo de Harvard diseñó una batería multicapa que intercalaba diferentes tipos de materiales con diferentes estabilidades entre el ánodo y el cátodo. Esta receta logró evitar la penetración de las dendritas, aunque no al 100%.
No obstante, en su último desarrollo sí han conseguido eliminar su formación mediante el uso de partículas de silicio en el ánodo, lo que provoca la restricción de la reacción que facilita la formación de dichas dendritas. “En nuestro diseño, el metal del litio se envuelve alrededor de la partícula de silicio, como una cáscara de chocolate duro alrededor del núcleo de una avellana como una trufa de chocolate”, afirmó Xin Li. Debido a que el proceso puede darse rápidamente, la batería es capaz de cargarse por completo en sólo 10 minutos.
El prototipo fabricado por los investigadores de Harvard es de tipo bolsa. Aunque su tamaño no es más grande que un sello postal, ya es alrededor de 10 veces más voluminosa que las celdas de botón fabricadas en la gran mayoría de laboratorios universitarios. Durante su desarrollo, los investigadores consiguieron que su celda de batería lograra retener el 80% de su capacidad energética después de más de 6.000 ciclos de carga y descarga, lo que supera las especificaciones de baterías que ya se encuentran en el mercado actual.
Desde la Oficina de Desarrollo Tecnológico de Harvard han otorgado la licencia de esta tecnología a la compañía Adden Energy, fundada por el ya mencionado Xin Li y tres ex alumnos de la misma universidad. El propósito de esta empresa es poder producir en los próximos meses una celda del tamaño de un smartphone con la que continuar investigando y, posteriormente, llegar al sector automotriz y a su fabricación en masa.
