Estos expertos lograron mejorar la estructura y los materiales utilizados por las tradicionales baterías de litio, y crearon una nueva generación que pueden almacenar suficiente energía para mover un vehículo, pero que, a diferencia de las baterías que utilizamos hoy, sólo requieren unos pocos segundos para recargarse.
Así lo señala un estudio publicado en la última edición de la revista Nature (ver enlace). Según explican los científicos, las tradicionales baterías de litio funcionan mediante el movimiento ininterrumpido de los iones de litio en su interior. Los iones de litio son los que transportan la carga eléctrica positiva.
Así, las baterías de iones de litio ofrecen un buen rendimiento energético, pero toma demasiado tiempo recargarlas y, además, se sobrecargan muy rápido. Finalmente, estas baterías tradicionales de litio pierden, con el tiempo, su capacidad de cargarse y deben ser desechadas, contribuyendo con la contaminación de residuos sólidos, aunque el recicleje debe reducir el problema.
Los ingenieros del MIT detectaron que todos estos problemas con baterías modernas de litio tienen una razón común: la poca velocidad con la que se mueven los iones de litio en su interior. Por eso, la respuesta para mejorar las baterías fue simplificar al máximo el camino de estos iones.
Para lograrlo, ellos rediseñaron la estructura interna de las baterías creando nuevos caminos, vías o atajos para facilitar el paso de las cargas eléctricas de un extremo a otro de la batería (de polo a polo) y en ambas direcciones. Así, los científicos añadieron en la capa exterior de cada batería una especie de carretera de circunvalación exclusiva para los iones de litio. ‘Este camino externo es capaz de distribuir la energía por cada uno de los rincones del dispositivo en muy pocos segundos, 10 ó 30 como máximo’, afirmaron los expertos del MIT.
Sin embargo, para asegurarse que los iones tomaran ese camino y no alguna otra vía alterna dentro de la batería, los científicos añadieron un material superconductor llamado fosfato de litio-hierro. Este material guía los iones de litio hacia esa ruta de circunvalación. De esta forma, se logra reducir el tiempo que necesita la energía eléctrica para trasladarse y completar el recorrido dentro de la pila.
‘La estructura química del fosfato de litio-hierro crea túneles del tamaño correcto por los que el litio se mueve con mucha más agilidad’, afirmaron los científicos en Nature . Además, el fosfato de litio-hierro tiene la ventaja de que no se sobrecalienta ni pierde su capacidad para cargarse. ‘El hecho de que se haya logrado ese avance en un material que ya es conocido, y sin grandes cambios de diseño, significa que las pilas estarán pronto a la venta’, dijo Ceder.
Según publica hoy la revista "Nature", la nueva batería podría empezar a comercializarse en un par de años, según las estimaciones de los dos investigadores responsables del proyecto. Las baterías de litio ofrecen hoy en día un buen rendimiento energético, pero su punto débil es su bajo nivel de potencia en determinados momentos en los que, por cualquier motivo, se necesita una aportación extra.
Según Ceder, esto permitiría cargar una pequeña batería en apenas 10 o 20 segundos, lo que “podría tener muchísimas aplicaciones prácticas y podría llegar a cambiar nuestro estilo de vida”.
Kang y Ceder utilizaron como base el compuesto LiFePO4, usado frecuentemente en la fabricación de baterías, y lo cubrieron con una mezcla de hierro, fósforo y oxígeno que tras ser calentado permite que los iones se desplacen con rapidez.
Pero quedan grandes obstáculos por superar. Las baterías pueden requerir estaciones especializadas y costosas para recargar la electricidad, dado que los enchufes domésticos no pueden proporcionar la electricidad a la velocidad suficiente.
www.nature.com/nature/journal/v458/n7235/full/nature07853.html
