La carrera por almacenar más energía en menos espacio acaba de dar un giro prometedor. Investigadores del Instituto de Tecnología de Illinois y el Laboratorio Nacional Argonne han desarrollado una batería recargable de litio-aire que podría superar por cuatro a las actuales baterías de iones de litio. Y como ya podrás adivinar, su secreto no se encuentra en el litio, sino también en el aire, ya que se produce una reacción química de cuatro electrones que hasta ahora había sido esquiva.
La batería que respira aire
A diferencia de las baterías convencionales, que emplean electrolitos líquidos, esta nueva arquitectura apuesta por un electrolito sólido compuesto, que incluye nanopartículas con litio dentro de una matriz de cerámica y polímero. Esa combinación permite lo que hasta ahora había sido imaginado en simulaciones: una reacción química en la que intervienen cuatro electrones, formando óxido de litio de manera reversible y estable a temperatura ambiente.
Pero, ¿por qué es esto importante? Porque que existan más electrones en la reacción significa que también se podrá almacenar más energía. De hecho, mucha más. Se calcula que con este diseño se podría alcanzar una densidad energética de 1.200 Wh por kilogramo, unas cuatro veces más que con las baterías actuales. Para hacerse una idea, eso acerca la densidad energética de una batería al nivel de los combustibles fósiles como la gasolina, pero sin sus inconvenientes.
Además del aumento de capacidad, el paso a un electrolito sólido también añade un beneficio extra muy importante: seguridad. Al eliminar los líquidos inflamables, se reduce drásticamente el riesgo de incendios o fugas, tal y como hemos visto recientemente en incendios en coches eléctricos. Si le añades una vida útil de al menos 1.000 ciclos de carga, esta batería no solo promete potencia, sino también durabilidad.
La clave del avance ha sido combinar el electrolito sólido con un catalizador poco común, conocido como fosfuro de trimolibdeno, que favorece la formación y descomposición del óxido de litio durante el funcionamiento. Gracias a técnicas avanzadas como la criomicroscopía electrónica, los científicos han podido observar esta transformación en acción y confirmar que, efectivamente, el proceso ocurre de forma estable y controlada.
Esta investigación ha sido publicada en la revista científica Science y ha sido financiada por el Departamento de Energía de Estados Unidos, además de otras instituciones científicas. Hablamos de un estudio que no solo sienta las bases de una nueva generación de baterías más limpias, seguras y potentes, sino que también abre el camino para rediseñar por completo la química de almacenamiento energético, con una batería que respira aire y transforma nuestra forma de consumir energía.