El material que promete baterías con cinco veces más energía que las de iones de litio

Capacidad de almacenar hasta cinco veces la energía de las soluciones de iones de litio actuales. Con esa premisa, es obvio que los investigadores se pusiesen a investigar las baterías de litio-azufre. Esa es la teoría, y un equipo de la Universidad de Michigan ha comenzado ya a dar los primeros pasos de cara a su aplicación en el mundo real. ¿Cómo? Pues creando una membrana de inspiración natural que supera los problemas de estabilidad, ofreciendo a la batería un diseño «casi perfecto», lo que le permite durar más de 1.000 ciclos.

Los estudios hasta la fecha aseguraban que las baterías de litio-azufre podrían durar cientos de cargas... pero a costa de otros parámetros como su capacidad, velocidad de carga, resiliencia y seguridad. El director del grupo de investigación Nicholas Kotov asegura que «el desafío actual es hacer una batería que aumente la tasa de ciclos y satisfaga muchos otros requisitos, incluido el costo».

Al asumir ese desafío, Kotov y sus colegas recurrieron a las nanofibras de aramida (versiones a nanoescala de las fibras de Kevlar) y las moldearon en redes cuidadosamente diseñadas que imitan la estructura de las membranas celulares. Este material se combinó con un gel electrolítico y previene una causa común de falla de la batería (la formación de crecimientos en forma de aguja llamados dendritas que crecen en uno de los electrodos y acaban inutilizando las baterías).

A medida que una batería de litio-azufre se carga y descarga, pequeñas partículas de litio y azufre conocidas como polisulfuros de litio fluyen hacia el litio y van limitando la capacidad del dispositivo. La solución del equipo llegó integrando pequeños canales en la membrana artificial y agregando una carga eléctrica, que repele las partículas mientras permite que los iones de litio cargados positivamente fluyan libremente. Para entendernos: son una especie de carreteras de iones de litio con un peaje donde se detienen esos polisulfuros.

El dispositivo creado se acerca a los límites teóricos, con una capacidad cinco veces mayor que la de una batería estándar. Imaginar que un coche eléctrico con el mismo peso de batería tenga que parar cinco veces menos a cargar (o que la batería sea mucho más ligera) resulta muy interesante. También la durabilidad, porque esos 1.000 ciclos anunciados vendrían a ser 10 años de un uso intensivo, que no está mal. Y ojo, que hay otro punto a favor, que es el hecho de que el azufre es más abundante y menos problemático que el cobalto utilizado en las baterías de iones de litio. La fibras fibras de aramida podrían salir de viejos chalecos antibalas, lo que lo convierte en una propuesta más respetuosa con el medio ambiente.

Fuente: University of Michigan

Más información: Nature Communications