En el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley tienen un nuevo avance que va a cambiar las baterías de los coches eléctricos de manera sustancial. Los científicos han anunciado una importante evolución de las baterías gracias a un recubrimiento de polímero conductor que no solo consigue que sean más baratas, sino que además logra también al mismo tiempo que sean más potentes y, sobre todo, que tengan una duración un 50% superior a las actuales baterías de iones de litio. Un avance muy relevante que nos destapa cómo van a ser los coches eléctricos muy pronto, antes de que las baterías de estado sólido se vuelvan mayoritarias.
Desde el Área de Tecnologías Energéticas de Berkeley Lab señalan que ‘el avance abre un nuevo enfoque para desarrollar baterías para coches eléctricas que sean más baratas y fáciles de fabricar’, tal y como ha señalado Gao Liu, científico principal en este avance científico. Se trata de un nuevo recubrimiento de polímero conductor llamado HOS-PFM, que es capaz de conducir electrones e iones de forma simultánea, de manera que se garantiza una mayor estabilidad de la batería. Pero es que además se logran tasas más elevadas en la carga y descarga mientras que se alcanza una mayor vida útil de las baterías para coches eléctricos. Y esto, según las indicaciones de los propios científicos, significa que podemos pasar de unos 10 años de vida promedio de una batería de iones de litio a unos 15 años; es decir, que este ‘simple’ polímero conductor como recubrimiento permite una vida útil un 50% superior respecto a lo que se está consiguiendo a día de hoy.
Así son las próximas baterías para coches eléctricos, más baratas y longevas gracias a un nuevo recubrimiento de polímero conductor
El equipo explica que para demostrar las propiedades de recubrimiento HOS-PFM a nivel de conducción y adhesivo, se recubrieron electrodos de aluminio y silicio y se probó el rendimiento de esta configuración en una batería de iones de litio. Estos dos son materiales para electrodos muy prometedores, porque tienen un perfil muy ligero y, al mismo tiempo, una alta capacidad de almacenamiento energético. Es decir, que permiten crear baterías con una densidad energética gravimétrica y volumétrica bastante elevada.
El problema típico de estos materiales, como electrodo en una batería para coche eléctrico, es que aunque son muy baratos y abundantes, tienden a sufrir de un desgaste excesivamente rápido con cada ciclo de carga y descarga. Es decir, que es de sobra sabido que son materiales con grandes ventajas, pero con el inconveniente de una degradación prematura frente a otras composiciones químicas de los electrodos. Por eso fueron los materiales escogidos para probar el potencial de este nuevo recubrimiento de polímero conductor que denominan HOS-PFM.
Y en el desarrollo de su avance científico señalan que este aglutinante conductor está hecho de un polímero no tóxico que como respuesta al calor se transforma a nivel atómico. A temperatura ambiente las cadenas finales de aquilo limitan el movimiento de los iones de litio y, sin embargo, cuando se calienta a 450 ºC las cadenas se derriten creando sitios vacíos pegajosos que ‘agarran’ el silicio y el aluminio a nivel atómico. Luego, las cadenas de polímero PFM se ‘autensamblan’ en hilos parecidos a un espagueti que se llaman ‘estructuras ordenadas jerárquicamente’; es decir, HOS. Como si fuese una autopista atómica, los hilos de HOS-PFM permiten que los iones de litio se unan a los electrones y estos se mueven en sincronía a lo largo de las cadenas de polímero conductor perfectamente alineadas.
Los resultados son de lo más prometedor que se ha visto en los últimos años, porque este recubrimiento evita de forma significativa la degradación progresiva de los electrodos durante los ciclos de carga y descarga, además de que se logra un elevado rendimiento en aspectos críticos como es la densidad energética. Han conseguido, con electrodos a base de aluminio y silicio, una vida útil durante 300 ciclos. Y esto está a a par con los electrodos actuales de última generación. Según los datos que han podido recoger, y publican en Nature Energy, este recubrimiento permite que los electrodos tengan hasta un 80% de silicio, lo que podría aumentar la densidad energética en al menos un 30% en las actuales baterías de iones de litio y reducir mucho el precio frente al uso del grafito.