Las baterías de iones de litio son el tipo más común de baterías que podemos encontrar en los coches eléctricos, aunque la comunidad científica se afana por encontrar alternativas a sus principales ingredientes -cobalto, litio, manganeso- no solo por los desafíos medioambientales y el alto costo que representa su uso, si no por la vida útil y eficiencia de las baterías.
Respecto a esto, un equipo de científicos de Estados Unidos ha identificado una alternativa para evitar la degradación de un material que se haya en el cátodo de las baterías de iones de litio, lo que podría llevar al desarrollo de baterías más asequibles y de mejor rendimiento.
Objetivo: sustituir el cobalto por níquel sin que la batería se degrade
El equipo de investigadores del Laboratorio Nacional Brookhaven -Departamento de Energía de los Estados Unidos- investiga formas de mejorar la eficiencia de la que ya es la tradicional batería de iones de litio y triplicar la densidad de energía de las baterías, y parece que ha encontrado su talón de Aquiles: el cátodo.
Según explica la revista Science Daily, las baterías están compuestas por un ánodo, un cátodo y un electrolito, y muchos científicos consideran que el cátodo es el mayor desafío.
Así, uno de los objetivos de este equipo es optimizar una clase de materiales que se hayan en el cátodo llamados materiales en capas ricos en níquel: "Los materiales en capas son muy interesantes porque son relativamente fáciles de sintetizar y tienen una alta capacidad y densidad de energía", explica el autor del estudio, Enyuan Hu.
El óxido de cobalto de litio es un material en capas que se ha utilizado como cátodo para baterías de iones de litio durante muchos años. Sin embargo, a pesar de su aplicación exitosa en sistemas de almacenamiento de energía pequeños como la electrónica portátil, el costo y la toxicidad del cobalto, uno de los ingredientes principales, es un problema a la hora de producir baterías a gran escala.
De esta forma, los científicos están investigando cómo reemplazar el cobalto con elementos más seguros y asequibles sin comprometer el rendimiento del material, como son los que se forman en capas y ricos en níquel:
"Elegimos un material en capas rico en níquel porque el níquel es menos caro y tóxico que el cobalto", explica Hu para la revista Science Daily.
Pero como todos los avances, hay pros y contras. Estos materiales en capas ricos en níquel comienzan a degradarse tras múltiples ciclos de carga y descarga, por lo que están identificando la causa de esta degradación.
Para Rosa Palacín, investigadora en el Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona, otro de los desafíos a los que se enfrentan las baterías hoy en día está relacionado con la manufactura, sobretodo a gran escala. Tal y como nos contó hace unos días, hay que ensamblar tres sólidos (cátodo, electrolito y ánodo) sucesivamente de manera que haya un buen contacto en las interfases, y los métodos de ensamblado pueden propiciar cierta reactividad.
Será la comunidad científica la que encuentre soluciones a los escollos con los que se va topando la movilidad eléctrica.
