¿Y si la autonomía de la batería de un automóvil eléctrico se multiplicara pronto por 3?

Científicos canadienses y estadounidenses han desarrollado un nuevo componente clave para las baterías de los coches eléctricos, que les permite recorrer distancias más largas con una sola carga.

Un nuevo material innovador

Investigadores de la Western University de Canadá y de la Universidad de Maryland de Estados Unidos, en colaboración con otras instituciones, han desarrollado un innovador electrolito sólido para baterías de litio-metal (LMB).

Los investigadores lograron fabricar este material mediante un proceso denominado "rectificado de alta energía", que consiste en introducir un número preciso de huecos, o vacantes, en la estructura cristalina del material. Este método mejora notablemente las propiedades del material, sobre todo su conductividad iónica, lo que hace que las baterías de litio-metal en estado sólido sean más adecuadas para su uso a gran escala, especialmente en aplicaciones comerciales.

Los electrolitos sólidos son esenciales para sustituir a los líquidos inflamables de las baterías de iones de litio convencionales, haciendo que las baterías sólidas sean más seguras y, sobre todo, capaces de soportar mayores densidades de energía. El descubrimiento de este nuevo material representa un gran avance para las baterías de electrolito sólido de litio y metal, y además les permite superar con creces el rendimiento de las baterías convencionales de iones de litio.

Muchas ventajas para los vehículos eléctricos

Aunque estas baterías se pueden utilizar en muchos ámbitos, en particular podrían utilizarse para mejorar enormemente los vehículos eléctricos. Efectivamente, hoy en día, la tecnología predominante para los coches eléctricos es la de iones de litio, pero las baterías de litio-metal con electrolito sólido son mucho más eficientes, además de más seguras.

Por un lado, las baterías de litio-metal con electrolito sólido a base de nitruro de litio, gracias a su excepcional conductividad, alcanzan valores superiores a los de los electrolitos convencionales, lo que permite una recarga mucho más rápida. De hecho, su rendimiento ha sido probado con altas densidades de corriente, lo que permite una carga/descarga rápida, hasta cinco veces la capacidad de la batería en una hora.

Por otro lado, el nitruro de litio es especialmente adecuado para el litio porque previene la formación de dendritas, estructuras que pueden provocar averías en las baterías convencionales, lo que mejora la durabilidad y eficiencia de la batería. Así, las baterías probadas mostraron una estabilidad notable, conservando más del 92 % de su capacidad después de 3.500 ciclos de carga y descarga.

Por último, uno de los puntos de mayor interés para el público en general, estas baterías de electrolito sólido de litio-metal desarrolladas por investigadores canadienses y estadounidenses deberían permitir a los vehículos eléctricos disfrutar de una autonomía superior a 965 km gracias a una densidad energética que alcanza los 500 Wh/kg, que es casi tres veces más que las baterías de iones de litio convencionales (~150/200 Wh/kg).

Por lo tanto, este nuevo tipo de batería pretende ser más segura, más estable, más eficiente y también más duradera, lo que podría suponer una auténtica revolución en la industria de los vehículos eléctricos pero también para muchos otros ámbitos.

Referencia de la noticia:

Superionic conducting vacancy-rich β-Li₃N electrolyte for stable cycling of all-solid-state lithium metal batteries, Nature nanotechnologies (25 novembre 2024), Weihan Li, Minsi Li, Shuo Wang, et al.