Baterías de litio que respiran para resolver el problema de la autonomía
Los vehículos eléctricos son una posible solución a los problemas de contaminación del aire en Europa. Suelen emplear baterías de iones de litio; sin embargo, la densidad de energía de esas baterías es bastante modesta, lo que significa que almacenan poca energía en relación a su peso. Para resolver este problema, se estudian tipos de baterías alternativos. La tecnología de Li-aire podría ser una alternativa viable, ya que posee una densidad de energía excelente. Estas baterías constan de un ánodo metálico y un cátodo de aire que extrae constantemente oxígeno del aire del ambiente. Su ventaja radica en que tienen una densidad de energía diez veces superior a la de las baterías de iones de litio. Explorar esta opción prometedora era el objetivo del proyecto STABLE (Stable high-capacity lithium-air batteries with long cycle life for electric cars). Uno de los principales desafíos era mejorar la duración de este tipo de baterías, que con anterioridad al proyecto STABLE era de cincuenta ciclos como máximo. El objetivo del proyecto era aumentar el número de ciclos de carga desde esos cincuenta hasta cien o ciento cincuenta sin perder capacidad, lo que se consiguió (de hecho se superaron los ciento cincuenta ciclos). Para conseguirlo, los investigadores llevaron a cabo estudios innovadores sobre los materiales y las tecnologías del ánodo, el cátodo y el electrolito de las baterías. También investigaron las técnicas de ensamblaje de baterías, que juegan un papel importante en su rendimiento, coste e impacto medioambiental. El equipo encontró catalizadores bifuncionales muy activos, capaces de regenerar satisfactoriamente la batería, y utilizó membranas apropiadas para proteger el ánodo de Li de la formación de dendritas. También aumentó la estabilidad del electrolito para aumentar la solubilidad del Li2O2 y evitar la obturación del cátodo. En particular, los investigadores utilizaron aleaciones de Li con plata y magnesio, además de capas protectoras en el ánodo para contrarrestar la reactividad del Li. Los materiales carbonosos ayudan a superar el problema de la reversibilidad de la reacción de reducción del oxígeno. Se obtuvieron resultados prometedores con respecto a la conductividad con materiales carbonosos mesoporosos, nanotubos de carbono, fibras de carbono y grafeno, con vistas a su uso como materiales para el cátodo. Los investigadores utilizaron la pirólisis por pulverización de llama para sintetizar varios nanopolvos cerámicos que aumentaban la capacidad del cátodo, y produjeron nanocatalizadores en el cátodo poroso. La adición de líquidos iónicos en disolventes orgánicos mejoró de manera significativa la conductividad iónica del electrolito. El uso de nanopartículas de óxidos metálicos permitió asimismo reducir la formación de dendritas y mejorar la solubilidad del oxígeno, así como la viscosidad y la polaridad del electrolito. STABLE obtuvo buenos resultados en su empeño por alargar la vida útil de las baterías de Li-aire. Estas baterías podrán así pues aumentar el número de kilómetros que los vehículos eléctricos pueden recorrer con una sola carga, aumentando la confianza de los consumidores y la competitividad del creciente mercado de vehículos eléctricos europeo.
Palabras clave
Ansiedad por la autonomía, litio-aire, baterías de Li-aire, vehículos eléctricos, densidad de energía
