Fin al coche de gasolina: la nueva batería china que triplica la autonomía de los coches eléctricos y acelera su carga

La carrera por mejorar la tecnología de las baterías para vehículos eléctricos está que arde. En los últimos años, hemos visto surgir alternativas prometedoras a las tradicionales baterías de iones de litio, como las basadas en iones de sodio, que utilizan materiales abundantes como la sal o derivados de la madera para ofrecer soluciones más sostenibles y seguras.

Sin embargo, el litio sigue siendo el rey, y la investigación para llevarlo a sus límites continúa, con el objetivo constante de aumentar la autonomía, la seguridad y la velocidad de carga de los coches y otros vehículos eléctricos. En este competitivo escenario, donde empresas como CATL ya anuncian baterías capaces de superar los 255 vatios-hora por kilogramo (Wh/kg), la búsqueda del santo grial energético continúa.

Las baterías de estado sólido son una de las grandes promesas, capaces teóricamente de ofrecer densidades energéticas muy superiores y mayor seguridad al eliminar los electrolitos líquidos inflamables. No obstante, su producción a gran escala sigue presentando desafíos técnicos y económicos considerables.

Fin al coche de gasolina: la batería para vehículos eléctricos con autonomía para 3.000 km que se carga en 5 minutos

Ahora, un equipo de investigadores de la Facultad de Ciencia de los Materiales de la Universidad de Tianjin (China) ha desarrollado un nuevo tipo de batería de litio que duplica y hasta triplica la densidad energética de las tecnologías más avanzadas disponibles actualmente en el mercado.

Según un artículo publicado en la prestigiosa revista científica Nature, este nuevo diseño alcanza una densidad energética superior a los 600 Wh/kg. Para poner esta cifra en perspectiva, la batería 4680 de Tesla, una de las más eficientes del sector, ronda los 300 Wh/kg, mientras que la popular batería Blade de BYD se sitúa en torno a los 150 Wh/kg.

Mejoras en la autonomía

El secreto de este avance reside en un replanteamiento fundamental del diseño del electrolito, el medio que permite el flujo de iones entre el ánodo y el cátodo de la batería. Las baterías de litio metálico siempre han sido una promesa por su altísimo potencial energético, pero su desarrollo se ha visto frenado por un problema persistente: los diseños de electrolitos actuales tienen grandes dificultades para lograr un alto rendimiento y una larga vida útil de forma simultánea.

El equipo de investigación ha abordado este desafío con un enfoque novedoso. Tal y como explica el profesor Hu Wenbin en declaraciones recogidas por South China Morning Post, su concepto de diseño "rompe con la dependencia tradicional de la estructura de solvatación dominante en el diseño de electrolitos, logrando una doble mejora en la densidad energética y el rendimiento general".

Dos de los investigadores responsables de la batería en el laboratorio Universidad de Tianjín Omicrono

La estructura de solvatación se refiere a la forma específica en que las moléculas del electrolito se organizan alrededor de un ion de litio. En lugar de optimizar una única estructura, los investigadores diversificaron esta disposición en un estado no localizado, mejorando el equilibrio general de las propiedades del electrolito.

Para encontrar la combinación perfecta, recurrieron a herramientas de última generación, utilizando análisis de big data y algoritmos de aprendizaje automático para identificar las sales de litio y los disolventes más prometedores para su composición.

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Los resultados de rendimiento y seguridad de esta nueva batería son tan impresionantes como su densidad energética. En las pruebas de laboratorio, la batería ha demostrado ser capaz de mantener una densidad energética estable tras 90 ciclos completos de carga y descarga, una cifra que esperan ampliar en próximos desarrollos.

Además, su resistencia ha sido probada en condiciones extremas. Al añadir componentes que contienen flúor en el electrolito, la batería presenta una estabilidad térmica superior a lo habitual, una de las mayores preocupaciones en cuanto a los riesgos que presentan este tipo de dispositivos.

Pruebas de seguridad

En las pruebas de seguridad, la batería resistió sin incendiarse la perforación con clavos, un test de estrés que la mayoría de baterías convencionales no superan. El electrolito demostró ser no inflamable incluso cuando se expuso a una llama abierta.

También se mantuvo en estado líquido y funcional a temperaturas tan bajas como -60 °C, superando uno de los grandes inconvenientes del rendimiento de las baterías actuales en climas fríos.

La recarga de las nuevas baterías será mucho más rápida Freepik Omicrono

Para demostrar la viabilidad de su creación más allá del laboratorio, los investigadores ya han establecido una línea de producción piloto en la ciudad de Tianjin. Las primeras celdas producidas en esta planta se han utilizado para alimentar tres modelos diferentes de drones con resultados espectaculares: su autonomía de vuelo se multiplicó por 2,8 en comparación con los modelos equipados con baterías convencionales.

El equipo ha ido un paso más allá al ensamblar un paquete de baterías de alta capacidad, denominado Pack480, con una capacidad total de 3.904 vatios-hora (Wh). La construcción de un paquete de estas características es un desafío técnico considerable, ya que requiere que todas las celdas individuales presenten una uniformidad y estabilidad excepcionales para funcionar de manera segura y eficiente.

Durante las pruebas, el Pack480 no solo proporcionó más potencia en relación con su peso, sino que también se mantuvo estable tras 25 ciclos, superando a la mayoría de las baterías existentes en el mercado. Según Hu Wenbin, se espera que esta tecnología se utilice en escenarios que exigen una alta densidad energética, como los camiones o los aviones eléctricos que pronto surcarán los cielos.