El ejército de Estados Unidos ha desarrollado una nueva tecnología de baterías de ion litio basadas en una química diferente para los cátodos de las celdas, que aumenta significativamente la densidad de energía preservando la seguridad. Si bien su desarrollo va dirigido a aplicaciones militares, el equipo de investigación no descarta que pueda ser utilizada en usos civiles.
El objetivo del ejército de EE.UU a la hora de desarrollar esta nueva tecnología de baterías es reducir significativamente el peso de las baterías de litio, ya que los soldados, en muchas ocasiones, deben transportar entre 7 y 12 kilogramos a sus espaldas. Otra necesidad fundamental es aumentar la seguridad de las baterías, que deben soportar las condiciones de uso y las condiciones climáticas más exigentes si ser un peligro para su portador.
La investigación ha sido publicada por la revista Nature, donde el ARL, el laboratorio corporativo o central del Ejército de EE.UU. explica cómo funciona la nueva composición química del cátodo de las celdas que está "libre de metales de transición" cuya estabilidad hace difícil que reaccionen con otros. Ofrece una gran capacidad de almacenamiento de energía, de manera reversible, a un potencia muy alto, cerca de los 4,2 Voltios.
El Dr. Kang Xu, miembro de ARL y químico principal de investigación.
Con esta nueva tecnología la densidad de energía aumenta significativamente hasta 460 Wh/kg, preservando la seguridad que ofrece el electrolito de agua salada (WiSE- water-in-salt electrolytes, por sus siglas en inglés), también desarrollado por el ARL. "La nueva batería de alta capacidad energética y extremadamente segura frente a un uso extremo. Es lo suficientemente flexible como para ofrecer a los soldados lo que necesitan en el campo de batalla", asegura el Dr. Kang Xu, miembro de ARL y químico principal de investigación.
Si bien el desarrollo busca adaptarse a las necesidades militares, ARL no descarga que puede terminar aplicándose en usos civiles, como la electrónica portátil, los vehículos eléctricos y el almacenamiento energético a gran escala.
Precisamente, la investigación ha despertado el interés de Jeff Dahn, el principal socio de investigación de baterías de Tesla. Este físico canadiense lleva trabajando en las baterías de iones de litio prácticamente desde que se inventaron siendo considerado como un pionero en la creación de celdas con esta tecnología. Su trabajo ha dado lugar a aumentar el ciclo de vida de las baterías lo que ha ayudado a su comercialización. Ahora, su trabajo se centra principalmente en el aumento potencial de la densidad de energía y la durabilidad.
En 2016, Dahn, tras 20 años trabajando con 3M, se convirtió en el principal colaborador de Tesla en un investigación con el centro de investigación canadiense NSERC (Natural Sciences and Engineering Research Council). Junto a su equipo de investigación, formado por estudiantes han desarrollado nuevos productos químicos que ya están llegando a las baterías de Tesla. A principios de este año, Tesla presentó una nueva patente de celda de batería capaz de recargarse a mayor potencia, con una mayor longevidad, todo ello a un coste inferior a las actuales.
Jeff Dahn, el físico canadiense asociado con Tesla desde 2016.
"La investigación de la Universidad de Maryland y el equipo del Ejército es el estudio sobre una nueva química de batería más creativo que he visto en los últimos 10 años", ha asegurado. El equipo ha demostrado la reversibilidad del cloruro de litio (LiCl) y el bromuro de litio (LiBr) para convertirse en grafito intercalado halógeno durante al menos 150 ciclos,. También ha demostrado que puede alcanzar altas densidades de energía en celdas con un potencial de 4 voltios en las que no hay metales de transición ni disolventes no acuosos. El siguiente paso es desarrollar esta química para convertirla en una celda comercial con una larga vida útil. "Se necesita ampliar la investigación para escalar los resultados hasta una batería práctica a gran escala", asegura Kang.
