Innovadoras baterías basadas en aire litio incrementan la autonomía de coches eléctricos a 500 kilómetros

Con el objetivo de incrementar la autonomía de los coches eléctricos de 150 a 500 kilómetros, un grupo de investigadores está desarrollando una batería de «respiración», con el potencial de reemplazar algún día a la tecnología de iones de litio de los vehículos eléctricos actuales. Los trabajos han sido presentados en la 274 reunión de la Sociedad Americana de Química, reunida esta semana en Dallas.

   «Las baterías de litio-aire son ligeras y ofrecen una gran cantidad de energía eléctrica», dijo Nobuyuki Imanishi, de la Universidad de Mie (Japón). «Muchos esperan que puedan ser utilizadas algún día en vehículos eléctricos».

   La principal diferencia entre las baterías de iones de litio y litio-aire es que la segunda reemplaza el cátodo tradicional -un componente clave de la batería implicado en el flujo de la corriente eléctrica- con aire. Eso da como resultado una batería de metal-aire recargable más ligera con el potencial para acumular más energía que su contraparte.

   Mientras que las baterías de litio-aire se han promocionado como una tecnología incipiente, todavía tienen algunos problemas que necesitan ser resueltos. Los investigadores están avanzando en varios frentes para conseguir las baterías en su mejor forma antes de debutar bajo el capó.

ELECTROLITOS

   Uno de los principales componentes de los investigadores están trabajando es en los electrolitos: los materiales que conducen la electricidad entre los electrodos de las pilas. Actualmente hay cuatro diseños de electrolitos, uno de los cuales implica agua. La ventaja de este diseño «acuoso» sobre los demás es que protege el litio de la interacción con los gases en la atmósfera y permite reacciones rápidas en el electrodo de aire. La desventaja es que el agua en contacto directo con el litio puede dañarlo.

   Viendo el potencial de la versión acuosa de la batería de litio-aire, el equipo de Imanishi abordó esta cuestión. Añadir un material de protección para el metal de litio es un enfoque, pero esto normalmente disminuye la energía de la batería. Así que desarrollaron un enfoque por capas, intercalando un electrolito de polímero con alta conductividad y un electrolito sólido entre el electrodo de litio y la solución acuosa. El resultado fue una unidad con el potencial de hacer las maletas con casi el doble de capacidad de almacenamiento de energía, medido en watioshora por kilo (wh/kg) como una batería de iones de litio.

   «La densidad de energía práctica de nuestro sistema es más de 300 Wh/kg» dijo Imanishi. «Eso está en contraste con la densidad de energía de una batería de iones de litio comercial, que es mucho menor, de sólo alrededor de 150 Wh/kg».

   La batería ofrece muchas posibilidades, con alta conductividad de iones de litio y capacidad de descarga y recarga de 100 veces. Además de la alimentación de los vehículos eléctricos, las baterías de litio-aire podrían tener algún día aplicaciones en el hogar, gracias a su bajo costo. La salida de energía sigue siendo un gran obstáculo, pero Imanishi dijo que su grupo se ha comprometido a perfeccionar este enfoque, así como explorar otras opciones, hasta que el litio-aire se convierte en una realidad comercial.

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