Baterías sin cobalto, ¿sueño o realidad cercana?

El cobalto es un metal pesado relativamente raro y costoso y es una parte vital de las baterías de litio que se emplean hoy en día en muchos elementos, como en los coches eléctricos. Pero no solamente afecta a las cuentas en euros, también al medio ambiente y al bienestar de todos aquellos que han de extraerlo.

Ahora nos llega un nuevo diseño de baterías, obra de la Universidas de Texas en Austin, que podría ayudar a solucionar estos problemas. El equipo de trabajo ha propuesto un nuevo tipo de arquitectura de batería que funciona sin problemas con dispositivos convencionales y está completamente libre de cobalto.

El cobalto ha sido un material clave en el cátodo de las baterías de litio desde sus inicios, debido a su excelente conductividad y durabilidad durante los ciclos de carga. Las críticas llegan debido a los efectos nocivos de las operaciones mineras, desde exponer a los trabajadores a niveles peligrosos de metales tóxicos a degradación de los paisajes naturales, pasando por la contaminación de acuíferos.

Son estos hechos los que llevan a que exista interés en las alternativas al cobalto. En los últimos años hemos conocido algunos intentos prometedores, como la batería experimental desarrollada en IBM, que sustituye al cobalto por materiales provenientes del agua salada.

El equipo de la Universidad de Texas en Austin nos presenta ahora otro candidato, al desarrollar una nueva clase de cátodos que no involucran al cobalto para nada. El cátodo de una batería de litio se compone habitualmente de una mezcla de iones metálicos que incluyen cobalto, níquel y aluminio. El cobalto es el más caro de estos elementos y llega a  representar casi la mitad del costo de los materiales de toda la batería.

«El cobalto es el componente menos abundante y más caro en los cátodos de batería», dice el autor del estudio Arumugam Manthiram. «Y lo estamos eliminando por completo». ¿Cómo? Pues han ajutado la «receta» para producir un cátodo hecho de 89 % de níquel, completado con manganeso y aluminio. La clave, dicen los investigadores, es que durante la síntesis, los iones de estos metales diferentes se distribuyen uniformemente a través del cátodo. Esto supera un problema de otros diseños, en los que los iones se agrupan en algunos lugares, degradando el rendimiento de la batería.

Además de superar esta barrera, el equipo dice que la nueva batería tiene algunas otras ventajas. El mayor contenido de níquel permite que la batería almacene más energía, lo que significaría mayor autonomía en vehículos eléctricos o no tener que cargar tan a menudo los dispositivos móviles como smartphones o portátiles. El equipo ha creado una nueva startup para que lleve esta nueva tecnología al mercado.

Fuente: University of Texas at Austin
Más información: Advanced Materials