2.000 km de autonomía con baterías de litio-aire. Por qué CATL todavía no le pone fecha

Las cifras han vuelto a circular esta semana. Un reportaje del medio tecnológico chino IT Home recuperaba la idea de que las baterías de litio-aire podrían dar a un eléctrico hasta 2.000 km de autonomía y quintuplicar la densidad energética de las de estado sólido. El nombre de CATL aparece en la conversación por Wu Kai, su científico jefe y académico de la Academia China de Ingeniería, que a finales de mayo situó el litio-aire como línea de investigación a largo plazo en el Equipment Powerhouse Forum 2026.

Lo que presentó entonces, según recogió CarNewsChina, fue una hoja de ruta en tres escalones: sodio a corto plazo, estado sólido a medio y litio-aire para explorar el límite teórico del almacenamiento de energía. En ningún momento habló de un coche de 2.000 km ni de un calendario comercial. CATL lo trata como una reserva de investigación, sin fecha de producción.

Cómo funciona una batería que respira

En una batería de iones de litio, la de cualquier eléctrico que se vende hoy en España, el litio va y viene entre dos electrodos sólidos: el ánodo, normalmente de grafito, y el cátodo, que según la química es LFP (litio ferrofosfato) o NMC (níquel, manganeso y cobalto). Ese cátodo supone buena parte del peso de cada celda.

El litio-aire cambia el planteamiento. El electrodo negativo es litio metálico y el positivo es un cátodo poroso que se alimenta del oxígeno del aire. Al descargarse, el litio reacciona con ese oxígeno y forma peróxido de litio (Li₂O₂) dentro de los poros. Al cargar, la reacción se invierte: el oxígeno se libera y el litio vuelve al ánodo.

Como uno de los dos reactivos no viaja dentro de la batería, la energía que puede almacenar cada kilo se dispara. De ahí vienen todas las cifras que se repiten estos días.

De dónde salen los 3.505 y los 12.000 Wh/kg

Circulan dos números y no miden lo mismo. Los 3.505 Wh/kg corresponden a la reacción teórica que forma peróxido de litio, contando la masa del oxígeno. Los cerca de 12.000 Wh/kg que citó CATL en junio salen de dejar fuera ese oxígeno. Ninguno de los dos describe una batería completa, porque no incluyen el electrolito, los electrodos, las protecciones, la carcasa ni el sistema que gestiona el aire.

La cifra de 12.000 Wh/kg es la que ha servido para compararla con la gasolina, que ronda los 12.000-13.000 Wh/kg. La comparación tiene su lógica, porque la gasolina tampoco cuenta el oxígeno que quema: también lo toma del aire. Y en la práctica juega a favor del eléctrico. Un motor de gasolina aprovecha algo menos del 40% de esa energía en su mejor punto de funcionamiento, y bastante menos en conducción real, mientras que un motor eléctrico con su electrónica supera con holgura el 85%. Según nuestra estimación, una batería con un tercio de la densidad de la gasolina ya entregaría en las ruedas una energía parecida por kilo.

Ese tercio son más de 4.000 Wh/kg. Las celdas que montan hoy los coches eléctricos se mueven en unos pocos cientos.

Cuánto pesaría una batería para 2.000 km

Hemos hecho la cuenta con un eléctrico eficiente, una berlina que gaste unos 15 kWh/100 km en uso mixto. Para recorrer 2.000 km necesitaría 300 kWh útiles, unas tres veces la batería de los eléctricos de mayor autonomía que se venden ahora. Este es el peso aproximado de esa energía según la química:

• Con un pack actual de unos 170 Wh/kg, cerca de 1.760 kg. Más de lo que pesa un utilitario eléctrico pequeño completo.
• Con las celdas de 757,5 Wh/kg del mejor prototipo de litio-aire publicado, unos 400 kg solo de celdas, antes de sumar carcasa, refrigeración y sistema de aire.
• Con los 3.505 Wh/kg teóricos, unos 86 kg. Una cifra que ninguna batería completa alcanzará, porque el límite teórico deja fuera todo lo necesario para que funcione.

La química da margen de sobra para los 2.000 km. Lo que hoy los impide es todo lo que hay alrededor de la reacción.

Diecisiete años de prototipos sin un coche

CATL no es la primera en intentarlo. IBM lanzó en 2009 su proyecto Battery 500, que buscaba una batería metal-aire capaz de mover un coche eléctrico 500 millas, unos 805 km, con una carga. Reunió a universidades y empresas, pero no llegó a producir una batería comercial para automoción.

Desde entonces los avances han llegado con cuentagotas y desde laboratorios muy distintos. En 2023, investigadores del Illinois Institute of Technology y del Argonne National Laboratory publicaron en Science una arquitectura de litio-aire en estado sólido que forma óxido de litio (Li₂O) en lugar de peróxido. Completó al menos 1.000 ciclos de carga y descarga a temperatura ambiente, aunque su densidad de unos 1.200 Wh/kg es un potencial estimado, no una cifra medida en una celda comercial.

Un año después, un equipo de la Universidad de Jilin y la Academia China de Ciencias describió en Advanced Energy Materials una celda tipo bolsa con electrolito de polímero gelificado que llegó a 757,5 Wh/kg, más del doble que las mejores celdas de un coche actual. Aguantó 241 ciclos en condiciones de laboratorio muy concretas.

El trabajo más reciente, de 2025, viene de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China. El equipo del profesor Peng Tan estudió cómo el transporte de oxígeno en el electrolito cambia las reacciones en distintos puntos de un electrodo grueso. Ayuda a diseñar mejores electrodos, pero no resuelve el atasco de los poros del cátodo.

Cada equipo usa una química, un entorno de prueba y una forma de medir diferentes, así que estas cifras no se pueden poner una al lado de la otra. Ninguna de ellas describe una batería lista para un turismo.

Tres obstáculos antes de llegar a un coche

El aire hay que limpiarlo, y eso pesa y gasta

La batería necesita oxígeno, pero no la humedad ni el dióxido de carbono que lo acompañan en el aire. La humedad reacciona con el litio metálico y el CO₂ forma carbonato de litio (Li₂CO₃), que se deposita en el cátodo, tapona los poros y reduce la capacidad útil.

En un coche haría falta una toma de aire controlada, filtros, gestión de la humedad y probablemente más equipos para tratar el gas. Todo suma peso, ocupa espacio y consume energía. Un estudio de 2023 en el Journal of Energy Storage calculó ese sistema auxiliar para un vehículo de litio-aire y estimó que se llevaría el 5,4% de la potencia de la batería en su configuración. Para la berlina de nuestro ejemplo sería, a grandes rasgos, como gastar casi 1 kWh más cada 100 km solo en hacer respirar a la batería.

Recargarla sigue siendo lo más difícil

Para cargar hay que deshacer el peróxido de litio acumulado en el cátodo. Esa reacción pide energía extra y genera especies reactivas de oxígeno que atacan el electrolito y otros componentes. El ánodo de litio metálico añade su propia inestabilidad al depositarse y disolverse una y otra vez, el mismo problema que retrasa las baterías de estado sólido con litio metálico.

Con 2.000 km por carga, 241 ciclos completos darían para casi medio millón de kilómetros, que no es poco. Pero esos ciclos se midieron con una capacidad limitada a 1.000 mAh/g y en condiciones controladas, lejos del calor, el frío y las cargas rápidas de un coche real. Además, su eficiencia de ida y vuelta es baja: parte de la energía que entra en la batería no vuelve a salir y se pierde como calor. Para el conductor, eso significa pagar más kWh en el cargador por cada kilómetro y exige más refrigeración.

Energía por kilo no basta

Un coche necesita tres cosas de su batería: energía por kilo, energía por litro de volumen y potencia para entregarla rápido. Una celda con una densidad gravimétrica enorme pero poca potencia o poca densidad volumétrica no sirve para acelerar, adelantar ni mantener la velocidad en autopista, y tampoco cabe en el suelo de una plataforma.

Tampoco lo arreglaría el intercambio de baterías, que CATL despliega en China con su propia red. Cambiar un pack por otro no revierte la descomposición química, no repara un electrolito dañado ni limpia los depósitos de un electrodo degradado.

Dónde encaja el litio-aire en los planes de CATL

El litio-aire no compite con el estado sólido, sino que en parte se apoya en él. El prototipo de Argonne usa un electrolito sólido compuesto, con nanopartículas que contienen litio dentro de una matriz de polímero, para proteger el ánodo y estabilizar la reacción. Aun así, son tecnologías distintas: una batería de estado sólido sigue siendo de iones de litio con otro electrolito.

Las prioridades de CATL a corto y medio plazo están claras y son mucho más terrenales. Este año arranca la producción a gran escala de sus baterías de sodio Naxtra, y para 2027 mantiene una primera serie corta de estado sólido. Ni siquiera esa está madura: su presidente, Robin Zeng, la sitúa en el nivel 4 de una escala de 9, y sus celdas siguen en 20 Ah, un tercio del tamaño que necesita un coche. Si el estado sólido, que CATL lleva más de una década desarrollando, todavía está en ese punto, el litio-aire juega en otra liga temporal.

Fuera del coche, a veces se mencionan los drones de gran altitud y larga autonomía como posible destino de baterías con una energía específica tan alta, donde importa mucho el peso y poco el volumen. Es una posibilidad que se discute en el sector, no un programa confirmado por CATL.

Que el mayor fabricante de baterías del mundo ponga nombre al litio-aire dice mucho de hacia dónde mira su laboratorio, y poco de lo que llevará el próximo eléctrico que compremos. Esa batería seguirá siendo LFP, como la que CATL fabricará con Stellantis en Figueruelas (Zaragoza), y quizá de sodio en los modelos más baratos. El litio-aire, por ahora, se prueba en celdas que se miden en gramos, no en kilovatios hora.