Título: Adiós al principal problema de las baterías de los coches eléctricos: lo ha solucionado el mayor fabricante del mundo
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La química de las baterías de los coches eléctricos es un proceso complejo que requiere un delicado equilibrio entre diversos factores para lograr celdas que ofrezcan tanto rendimiento como durabilidad. Las baterías de metal de litio (LMB) son consideradas por muchos como el próximo gran avance en esta industria, aunque enfrentan un desafío fundamental relacionado con la armonización de estos dos aspectos.
Recientemente, CATL, el mayor fabricante de baterías del mundo, ha presentado un avance innovador, publicado en la revista Nature Nanotechnology, que promete resolver este dilema mediante el mapeo cuantitativo de las baterías. Según CATL, este desarrollo permite “crear LMB con alta densidad energética y una vida útil prolongada, abordando un desafío persistente en este campo. El prototipo optimizado ha alcanzado una vida útil de 483 ciclos y puede integrarse en diseños avanzados para lograr una densidad energética superior a 500 Wh/kg”.
Las LMB son reconocidas por su elevada densidad energética, lo que las posiciona como un sistema de baterías de próxima generación para aplicaciones como los vehículos eléctricos. Sin embargo, el principal obstáculo sigue siendo encontrar un equilibrio entre esa densidad y la vida útil de la batería.
Para mejorar la densidad energética, se han explorado diferentes estrategias, que incluyen la optimización de las estructuras de solvatación y las interfaces sólido-electrolito. Sin embargo, estas mejoras a menudo comprometen la durabilidad, lo que las hace insostenibles comercialmente. Es precisamente este dilema el que aborda la solución presentada por CATL.
La compañía explica que se desarrolló y perfeccionó un conjunto de técnicas analíticas para rastrear la evolución del litio activo y de cada componente del electrolito a lo largo del ciclo de vida de la batería. Este enfoque ha transformado lo que antes se consideraba una ‘caja negra’ en una ‘caja blanca’, revelando las vías críticas de agotamiento que conducen al fallo de la celda.
Contrario a lo que se pensaba, los motivos del fallo de la celda no se deben a la degradación del disolvente, a la acumulación de litio inactivo o a la alteración del entorno de solvatación. En cambio, se ha determinado que el problema radica en el consumo continuo de la sal electrolítica LiFSI, que puede alcanzar hasta un 71% al final de su vida útil. De este modo, se concluye que la durabilidad del electrolito es un factor crítico para el rendimiento sostenido de la batería.
No solo se identificó el problema, sino que CATL también ha propuesto una solución. La compañía ha optimizado la formulación del electrolito, incorporando un diluyente de menor peso molecular. Esto permite reducir la viscosidad y mejorar la conductividad del electrolito, duplicando su vida útil hasta los 483 ciclos, además de ser compatible con una densidad energética superior a 500 Wh/kg.
Para poner esto en perspectiva, dentro de la industria se están explorando otras alternativas, siendo la más destacada el desarrollo de baterías en estado sólido. Un ejemplo reciente es el de las baterías desarrolladas por Stellantis y Factorial, que han presentado un modelo con una densidad energética de 375 Wh/kg, lo que significa que este nuevo formato lo superaría en un 33%.
Ouyang Chuying, copresidente de Investigación y Desarrollo de CATL y subdirector ejecutivo del Laboratorio 21C, comentó: “Vimos una valiosa oportunidad para conectar la investigación académica con su aplicación práctica en celdas de batería comerciales. Nuestros hallazgos subrayan que el consumo de sal de LiFSI y, sobre todo, la concentración total de sal, son un factor determinante de la longevidad de la batería”.
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