El litio es una de las materias primas más codiciadas. Y lo es debido a que este elemento químico es uno de los ingredientes fundamentales de las baterías de nuestros smartphones, ordenadores portátiles o coches eléctricos, entre muchos otros dispositivos. Su producción global se ha cuadruplicado desde 2010, y, aun así, hoy es la materia prima más cotizada en todo el planeta. De hecho, durante 2022 su precio se incrementó nada menos que un 900%.
Desafortunadamente este elemento químico está siendo controlado por muy pocos países. Australia, Chile y China lideran su producción seguidos a cierta distancia por Argentina, Brasil, Zimbabue, Estados Unidos y Portugal. No obstante, este no es el único ‘pero’ que podemos poner al litio; también es importante que no pasemos por alto que su extracción tiene un profundo impacto medioambiental, y también que tarda varios cientos de miles de años en degradarse una vez que ha sido procesado y deja de ser utilizado.
Además, los procesos a los que es necesario someterlo durante la fabricación de las baterías requieren la utilización de una gran cantidad de agua y energía. Y, de propina, cuando concluye su vida útil las baterías de litio son difíciles de reciclar. En estas circunstancias es evidente que necesitamos alternativas que sean más económicas, y, sobre todo, más respetuosas con el medioambiente. En este artículo os proponemos indagar en algunas de las tecnologías mejor posicionadas para ocupar el lugar que acaparan actualmente las baterías de litio.
Las baterías de estado sólido
Las baterías de iones de litio y las de estado sólido tienen mucho en común. De hecho, estas últimas son una evolución de las primeras, que utilizan una tecnología que ya apenas nos deja margen para continuar desarrollando sus prestaciones. Cada una de las celdas de las baterías de iones de litio está conformada por dos electrodos metálicos o de un material compuesto que están sumergidos en un líquido conductor. Este último es el electrolito, y habitualmente utiliza una sal de litio que contiene los iones que son necesarios para propiciar la reacción química reversible que tiene lugar entre el cátodo y el ánodo, que son los electrodos.
Las baterías de estado sólido recurren al mismo principio de funcionamiento que las de iones de litio, pero, como hemos visto, utilizan un electrolito sólido en vez de uno en estado líquido. Algunos equipos de investigación llevan décadas trabajando en esta tecnología de baterías y han propuesto electrolitos de cerámica, cristal o nanohilos de oro y manganeso, entre otros materiales exóticos, pero hasta ahora nadie ha salido airoso porque, entre otros retos, las baterías resultantes tienen que ser muy estables y no correr el riesgo de incendiarse.
Estas son las principales bazas que tiene esta tecnología de baterías:
- Su densidad energética es sensiblemente superior a la que nos ofrecen las baterías de iones de litio. Las de estado sólido rozan los 500 Wh/kg, mientras que las de iones de litio quedan por debajo de los 300 Wh/kg
- El incremento de la densidad energética debería tener un impacto directo en la autonomía de los vehículos eléctricos
- La carga de la batería será mucho más rápida. Según algunas empresas en solo 15 minutos será posible llevar una batería completamente descargada al 80% de la carga total
- Su vida útil será más larga gracias a la eliminación de la pérdida de capacidad provocada por la degradación del ánodo
- Las baterías de estado sólido deberían ser más estables y seguras que las de iones de litio debido a que los elementos separadores sólidos no pueden entrar en combustión
- Su producción será más barata y tendrán un menor impacto en el precio final de los coches eléctricos
Algunas empresas ya tienen diseños de estado sólido en una fase de desarrollo muy avanzada, pero la mayor parte de ellas se enfrenta al mismo problema: el escalado de su tecnología. Y es que tienen que trasladar las innovaciones que según ellas han demostrado funcionar bien en las celdas de estado sólido producidas en un laboratorio a las baterías multicapa que van a ser fabricadas masivamente y utilizadas en un escenario de uso real. Y durante este proceso pueden surgir complicaciones.
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