Las baterías de sulfuro de litio son el santo grial de los vehículos eléctricos, y su principal problema está a punto de ser resuelto

La electrificación de los vehículos de transporte en la que nos estamos embarcando como parte de una estrategia global que persigue paliar la emergencia climática plantea muchos desafíos. Uno de ellos consiste en la necesidad de desarrollar unas baterías que sean capaces de ofrecernos la elevada densidad energética que requieren no solo los coches eléctricos, sino también los camiones y los aviones, entre otros vehículos pesados.

A medio plazo las baterías de estado sólido, en cuyo desarrollo ya están invirtiendo Volkswagen, BMW, Toyota, Daimler, Ford o Hyundai, entre otras marcas, son nuestra opción más prometedora. Pero no es en absoluto la única. De hecho, hay otro tipo de baterías que, sobre el papel, nos promete una densidad energética sensiblemente más alta que la de estas últimas, que a su vez superan claramente en este ámbito a las baterías de iones de litio que utilizamos actualmente.

La densidad energética teórica de las baterías de sulfuro de litio asciende a 2600 Wh/kg, una cifra muy superior incluso a la que nos proponen las baterías de estado sólido

Como he anticipado desde el titular de este artículo, las baterías de sulfuro de litio son el santo grial de las baterías. Su densidad energética teórica asciende a 2600 Wh/kg, una cifra muy superior a los 500 Wh/kg que nos prometen las baterías de estado sólido, que a su vez duplican la densidad energética de las baterías de iones de litio convencionales. Pero hay varios motivos por los que aún no podemos contar con ellas.

Uno de ellos consiste en que su fabricación es muy compleja debido a que es difícil controlar la distribución en el interior de las celdas de los elementos químicos que es necesario utilizar en su producción. El otro hándicap es que uno de los productos de la reacción química que tiene lugar en el interior de la batería son los polisulfuros de litio, que al entrar en contacto con el electrolito desencadenan una reacción que degrada la capacidad de la batería y reduce su vida útil.

Los nanotubos de carbono llegan al rescate

Un grupo de científicos del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa, en Japón, ha desarrollado un nuevo material que en gran medida resuelve la rápida degradación de las baterías de sulfuro de litio. El resultado de su trabajo ha sido publicado hace solo unos días en la revista científica Nature Communications, y lo que propone es muy interesante: introducir en el interior de las baterías una estructura que ralentiza su degradación e incrementa su rendimiento.

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La estructura de nanotubos de carbono reduce la degradación e incrementa el rendimiento de las baterías de sulfuro de litio

El material que han diseñado para provocar este efecto es, sin entrar en los detalles más complicados, una 'esponja' de nanotubos de carbono recubiertos por nitruro de titanio y óxido de titanio. El primero de estos elementos, el nitruro de titanio, acelera la transformación de los polisulfuros de litio en un compuesto químico (Li₂S₂/Li₂S) que tiene una alta conductividad eléctrica y una gran capacidad de estabilización de los polisulfuros.

El óxido de titanio, por otra parte, absorbe los polisulfuros de litio excedentes. Según estos científicos su estructura de nanotubos de carbono incrementa la estabilidad de la batería, reduce el tiempo de carga y dilata su vida útil, pero en su artículo científico reconocen que aún queda mucho trabajo por hacer para continuar refinando las baterías de sulfuro de litio lo necesario para que su aplicación comercial sea viable.

Más información | Nature Communications

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