Científicos coreanos duplican la densidad energética de las baterías de los coches eléctricos

Investigadores surcoreanos han presentado un avance significativo que podría aumentar significativamente la autonomía de los vehículos eléctricos y reducir las preocupaciones sobre el rendimiento de las baterías en climas fríos. Su estudio describe una batería de metal de litio sin ánodo que casi duplica la densidad energética sin aumentar el tamaño del paquete de baterías. Este avance es fruto de la colaboración entre POSTECH, KAIST y la Universidad de Gyeongsang. Los investigadores creen que este enfoque podría influir en el diseño futuro de baterías para vehículos eléctricos.

El equipo, dirigido por la profesora Soojin Park y el Dr. Dong-Yeob Han, logró una densidad energética volumétrica de 1270 Wh/L, casi el doble de los aproximadamente 650 Wh/L que alcanzan las baterías de iones de litio actuales en vehículos eléctricos. La principal ventaja es la eliminación del ánodo de grafito. Durante la carga, los iones de litio del cátodo se depositan directamente sobre el colector de cobre, liberando espacio interno y permitiendo que se almacene más material activo en el mismo volumen.

Sin embargo, las baterías sin ánodo presentan un desafío técnico. Una carga de litio desigual puede provocar la formación de dendritas, que pueden perforar las capas internas y causar cortocircuitos. Además, los ciclos repetidos de carga y descarga dañan la superficie del litio y acortan la vida útil de la celda.

Para superar estos problemas, los investigadores utilizaron una combinación de Host Reversible (RH) y Electrolito Diseñado (DEL). El RH es una estructura polimérica con nanopartículas de plata que dirige la carga uniforme de litio. El DEL crea una capa protectora estable de Li₂O y Li₃N que previene la formación de dendritas y permite el movimiento rápido de iones.

La combinación de RH y DEL garantizó un funcionamiento estable incluso en condiciones exigentes. Con 4,6 mAh/cm² y 2,3 mA/cm², la celda mantuvo una capacidad inicial de 81,9 % tras 100 ciclos y alcanzó una eficiencia colombiana de 99,6 %. Estas propiedades permitieron una densidad energética récord de 1270 Wh/L.

La tecnología también se ha probado en celdas tipo bolsa, similares a las que se usan en vehículos eléctricos, y ha funcionado de manera estable incluso con muy poco electrolito, lo que sugiere baterías más livianas, una fabricación más sencilla y una mejor viabilidad comercial.