Las baterías de calcio-azufre, como tantas otras composiciones químicas para las celdas, son una propuesta de alternativa a las de iones de litio que se están utilizando a día de hoy. Y la realidad es que este tipo de baterías son mucho más baratas porque, como podrás imaginar, tanto el calcio como el azufre tienen una disponibilidad más alta. En cifras más concretas, de hecho, el calcio es 10.000 veces más abundante que el litio. Esto se traduce en que, efectivamente, con este material se pueden construir baterías mucho más económicas que, a su vez, se traduzcan en coches eléctricos mucho más baratos que los actuales. Ahora bien, este tipo de batería, como ocurre con todas las que están bajo investigación, propone una serie de retos que la comunidad científica todavía tiene que superar.
El instituto alemán DLR Stuttgart coordina el proyecto CaSino, que está detrás de la investigación sobre las baterías de calcio-azufre como alternativa a las actuales de iones de litio. Cuentan con el apoyo de nada menos que cinco instituciones de investigación, dos empresas industriales, un consejo asesor industrial y la financiación de tres millones de euros del Ministerio Federal Alemán de Educación e Investigación. Y desde septiembre de 2022 han avanzado bastante en este trabajo de investigación, que ya les ha servido para comprobar que unas nuevas celdas electroquímicas basadas en esta composición de calcio y azufre puede trabajar a un alto voltaje para facilitar la correcta migración de iones y ofrecer además una alta capacidad de almacenamiento energético. En palabras más sencillas, son baterías con potencial para ser mucho más baratas que las de iones de litio que están utilizando a día de hoy los coches eléctricos y, además, logrando unas prestaciones casi idénticas. A priori solo deberían condicionar el precio, y de manera muy positiva, decantando la balanza en favor de las nuevas baterías de calcio-azufre. Pero la realidad es que presentan retos para la comunidad científica porque a día de hoy, por lo menos, el uso del calcio presenta una alta reactividad y el contratiempo de la formación de capas superficiales en el contacto con el aire y la humedad, o el propio electrolito de la batería.
Las prometedoras baterías de calcio-azufre para lograr coches eléctricos mucho más baratos y con una autonomía parecida a las baterías actuales de litio
El avance de las investigaciones está demostrando que, efectivamente, las baterías de calcio-azufre tienen un enorme potencial para convertirse en una alternativa a las baterías de litio. Porque, si bien es cierto que no dan unas ventajas significativas a nivel de rendimiento, de densidad energética o de potencia de carga soportada, sí que pueden igualar las prestaciones de las actuales baterías de iones de litio y, sin embargo, a precios más bajos. Es, en definitiva, lo que necesita en estos momentos la industria del coche eléctrico para lograr productos más asequibles. Ahora bien, como comentábamos anteriormente, todavía hay algunos problemas que se tienen que resolver para que esto se haga realidad.
Los investigadores involucrados ya han explicado al respecto que a largo plazo la utilización de calcio en la composición química de celdas de batería sufre de formación de capas superficiales, y las mismas bloquean la difusión de los iones. La problemática que encierra esto es que ese bloqueo impide que la carga y descarga de las celdas se pueda mantener de forma eficiente. Encontrado el problema, ahora el trabajo de los investigadores es encontrar la vía para solucionar el problema, y la propuesta es desarrollar un electrolito compatible. Que no solo combata la formación de las capas superficiales que bloquean, sino que también pueda prevenir el bloqueo del ánodo de calcio por la formación de polisulfuros solubles derivados del cátodo de azufre.
La industria química, de la mano de la industria del automóvil, está haciendo enormes esfuerzos por deshacerse de las actuales baterías de iones de litio. Hay multitud de proyectos abiertos que están remando en esta misma dirección porque las baterías de litio son peligrosas y, además, demasiado caras. Presentan importantes riesgos de incendio que, sin embargo, se están evitando con un mayor protagonismo de las baterías LFP. Este tipo de batería no solo es mucho más segura sino que, además, también son más baratas.
Pero el gran problema de las baterías LFP es que ofrecen unos niveles de densidad energética que están muy por debajo de lo que puede alcanzar una batería con celdas NCM o NCA. Aquí es donde las baterías de calcio-azufre, por ejemplo, sí que podría dar un mayor nivel de seguridad –como las baterías LFP- y un coste mucho más contenido, pero manteniendo casi iguales las prestaciones que ofrecen las mejores baterías de iones de litio en términos de rendimiento. Iremos viendo si son capaces de proponerse como alternativa, o finalmente quedan en una química con un potencial nunca aprovechado.
