Los coches eléctricos se sirven de baterías para alimentar sus motores. Y aunque existen diferentes tipos de batería, y es cierto que las LFP sufren de una menor degradación que las NCM, todas ellas se ven afectadas por este fenómeno de degradación y de formación progresiva de dendritas. Una investigación llevada a cabo por un equipo de la Universidad de Stanford ha descubierto que la culpa es del hidrógeno, una conclusión a la que no se había llegado antes.
La química de las baterías y su degradación
Aunque las baterías actuales son reutilizables –no siempre lo fueron-, y no solo las de los coches eléctricos sino también las de todo tipo de dispositivos, tienen una vida útil limitada. Esta vida útil se mide en ciclos de carga y descarga, y desde el primer momento de uso se produce una degradación progresiva. Este estudio de la Universidad de Stanford ha descubierto que el hidrógeno es el causante de esa degradación y que, además, se desgastan aunque no se usen.
Las baterías de iones de litio funcionan por un equilibrio químico. Cuentan con dos electrodos, uno con carga positiva que se denomina ánodo y otro con carga negativa que se denomina cátodo. Y entre los dos hay un electrolito, que es una capa que permite la movilidad de iones de litio entre los electrodos. Este intercambio genera un flujo de electrones que es el que alimenta nuestros dispositivos y coches eléctricos.
El hidrógeno causa la degradación de las baterías
El equipo de la Universidad de Stanford, bajo la dirección del físico y químico Gang Wan, ha estado trabajando por desentrañar los misterios de la degradación de las baterías. Han analizado las complejidades de estos dispositivos de almacenamiento energético, y junto a los iones de litio descubrieron que hay protones y electrones de hidrógeno que suelen pasar desapercibidos y que, sin embargo, migran al cátodo.
Estos son precisamente los que impiden que la conducción sea eficiente y que, por tanto, se erosione la capacidad de la batería provocando la progresiva degradación que ya conocemos. Y el estudio no solo ha revelado cómo el hidrógeno perjudica a las baterías, que es algo que se desconocía hasta el momento, sino que además ha dado a conocer que ‘incluso aunque no se utilice una batería, se produce una pérdida progresiva de energía por la presencia de hidrógeno’.
El hidrógeno es un elemento prácticamente omnipresente en nuestro universo. Por su simplicidad y reducido tamaño está presente en casi cualquier reacción química. En el caso de las baterías de iones de litio, el hidrógeno está presente como un subproducto de las reacciones químicas del electrolito. Y este equipo de investigadores usó un isótopo para analizar su comportamiento dentro de las baterías, lo que les ha permitido descubrir que es un factor clave en la disminución gradual de la eficiencia de las baterías.
Gracias a esta investigación ahora podemos saber que una posible vía de desarrollo de las baterías es la alteración del electrolito, o modificaciones sobre el cátodo, que permitan la resistencia a la infiltración de hidrógeno. Algo así es lo que podría llevarnos a extender la vida útil de las baterías de próximos coches eléctricos. Recientemente, un estudio financiado por Toyota descubrió que una primera carga rápida extiende la vida útil de las baterías hasta en un 70%, en contra de lo que anteriormente se creía.
