Un equipo de investigadores ha identificado la razón detrás de la ineficiencia y limitada autonomía de las baterías de iones de litio: el hidrógeno desempeña un papel importante en este problema.
Las ventas de vehículos eléctricos continúan creciendo cada año, aunque aún son insuficientes para lograr un modelo de movilidad sostenible a corto plazo.
Uno de los principales retos para los conductores es la autonomía. Aunque algunos fabricantes como Toyota han desarrollado modelos que superan los 1.000 kilómetros de autonomía, estos son escasos y su precio no resulta atractivo para muchos compradores. Sin embargo, una investigación reciente ha logrado optimizar el uso de iones de litio para crear baterías más eficientes sin incrementar los costos de producción.
Un estudio realizado por la Universidad de Colorado (Estados Unidos) ha demostrado que los iones de hidrógeno presentes en las baterías de litio reducen significativamente la autonomía. Esto se debe a que estos iones ocupan espacios entre los enlaces de los iones de litio.
Este descubrimiento representa un avance importante para desarrollar mecanismos de carga que no interfieran con los enlaces de los iones de litio, lo que podría transformar el panorama de los coches eléctricos. «Una batería mejorada es crucial para la transición de nuestra infraestructura energética desde combustibles fósiles hacia fuentes renovables», afirmó Michael Toney, director del estudio.
Además, otros sectores como la aviación y la tecnología podrían beneficiarse de una mayor investigación sobre este material. Las baterías de litio se utilizan en dispositivos como electrodomésticos inteligentes, portátiles y bicicletas eléctricas.
La complejidad de los ciclos de carga del litio
Los procesos electroquímicos del litio son complicados durante las fases de carga y descarga. El equipo investigador empleó rayos X y modelos computacionales para analizar el funcionamiento de las baterías NMC (níquel, manganeso y cobalto).
Estos materiales forman una aleación cuyo óxido actúa como electrodo positivo en una batería. El óxido metálico proporciona partículas cargadas, es decir, iones de litio que se desplazan al polo negativo durante la carga. Al descargar o utilizar energía eléctrica, el flujo de litio se invierte entre ambos electrodos.
Para que la reacción química ocurra, los iones de litio deben estar presentes en el cátodo y el ánodo. Sin embargo, los investigadores han demostrado que los iones de hidrógeno bloquean los puntos de unión, dificultando el acoplamiento normal del litio.
Mientras muchos fabricantes de automóviles se centran en encontrar nuevos materiales para aumentar la eficiencia de las baterías, este estudio sugiere que el secreto podría residir en el propio proceso de unión del litio. Los iones de hidrógeno debilitan la corriente eléctrica y reducen la capacidad de la batería. Según los hallazgos, este material está presente en diversas proporciones en la mayoría de las baterías utilizadas en vehículos y dispositivos electrónicos.