La ciencia busca incansablemente maneras de producir energía limpia, por un lado, y métodos para almacenar esa energía. En este segundo ámbito, una de las claves está en extender la vida de las baterías de litio, que son las habituales en teléfonos móviles, automóviles eléctricos o sistemas de almacenamiento. Y, al parecer, solo era necesario aplicar un material tan simple como el agua. Sin embargo, la realidad no es tan simple como pueda parecer.
La buena noticia llega desde Corea del Sur. Más concretamente, desde el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea. En colaboración con la Universidad de Ajou. Un equipo de científicos, encabezado por los profesores universitarios Jiyoung Lee y Il-Doo Kim, ha encontrado una manera de alargar la vida de las baterías de litio. Más concretamente, las baterías de nueva generación de metal de litio. El alcance del descubriendo se estima en hasta un 750% de duración añadida. Y utilizando como solución el agua.
Las baterías que emplean metal de litio como ánodo ofrecen un mayor rendimiento. O dicho de otra manera, mayor densidad de energía. Lo que las convierte en candidatas a ser las baterías de próxima generación para toda clase de usos comerciales. Pero todo se puede mejorar. Su coste actual es muy elevado, y su componente, el metal de litio, es inflamable. Además, hay que tener en cuenta que cuando dejan de ser útiles, se convierten en deshechos que tienen un impacto en el medio ambiente.
Nanofibras y un poco de agua para extender la vida de las baterías de litio
Aunque ya hemos hablado de ello con anterioridad, conviene recordar cómo son por dentro las baterías actuales. Para que las baterías capten, almacenen y provean de electricidad, deben contener tres elementos principales: ánodo, cátodo y electrolito. Con estos tres elementos, se almacena energía mediante un proceso químico. Y, posteriormente, se convierte en electricidad. El ánodo es el electrodo negativo. Y el cátodo, el electrodo positivo. El tercer elemento es el electrolito, la sustancia que conduce los iones entre ánodo y cátodo.
Los investigadores coreanos antes mencionados han dado con una solución para extender la vida de las baterías de metal de litio. Eficiente y sostenible a partes iguales. En concreto, estabilizaron con éxito el crecimiento de litio y mejoraron significativamente la vida útil de las baterías metálicas de litio de próxima generación utilizando nanofibras huecas ecológicas como capas protectoras.
Las capas protectoras creadas hasta la fecha se han basado en procesos tóxicos y materiales costosos. Pero con la nueva propuesta, más respetuosa con el medio ambiente, se logra, además, que la vida útil de este tipo de baterías se alarga considerablemente. Haciéndolas más eficientes y, por tanto, amortizando mejor su coste de fabricación.
En concreto, esta capa protectora se fabricó con un proceso no contaminante. Empleando goma guar extraída de las plantas como material primario y utilizando el agua como único disolvente. Y cumple con dos objetivos. Estabiliza las reacciones químicas entre los iones de litio y el electrolito. Y también previene la acumulación descontrolada de iones de litio en la superficie del metal. Esto último gracias a los espacios huecos de las nanofibras.
Los resultados son llamativos. Extender la vida de las baterías de litio de nueva generación en un 750%. Y mantener su capacidad en más del 93,3% después de 300 ciclos de carga y descarga. Algo nunca visto hasta la fecha.
Baterías de larga duración y biodegradables
Por si todo lo anterior no fuera suficiente, los investigadores coreanos también verificaron que la capa protectora natural que han diseñado se descompone por completo en aproximadamente un mes en el suelo, demostrando su naturaleza ecológica durante todo el proceso de fabricación y eliminación. Es decir, que además de fabricarse mediante métodos no contaminantes y con materiales tan naturales como es la goma guar y el agua, su posterior descomposición es muy rápida frente a otras alternativas más contaminantes.
El resto de componentes de las baterías, como son el litio, el cobalto, el níquel, el manganeso o el hierro, se pueden extraer empleando diferentes métodos y aprovecharse de nuevo para la fabricación de nuevas baterías o para otros usos comerciales y/o industriales. Algo que ya se está logrando con cifras que rozan el 100% de aprovechamiento. Lo que, a la larga y a gran escala, implicaría que el uso de baterías de litio tendría un impacto ambiental mucho menor que los sistemas actuales de locomoción o generación y almacenamiento de electricidad.
En palabras del profesor universitario e investigador Il-Doo Kim, coordinador del proyecto, “a medida que el impacto ambiental causado por la producción y eliminación de baterías se convierte en un problema apremiante debido al aumento de la demanda de baterías, este método de fabricación a base de agua con propiedades biodegradables contribuirá significativamente a la comercialización de baterías ecológicas de próxima generación”.
