Las baterías de los coches eléctricos son uno de sus talones de Aquiles, por lo que la investigación para mejorarlas ha sido incesante. Ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han desarrollado una solución que podría reducir la dependencia de la industria de metales como el cobalto.
Muchos coches eléctricos funcionan con baterías que contienen cobalto, un metal que conlleva elevados costes financieros, medioambientales y sociales.
Ahora, investigadores del MIT han diseñado un material para baterías que podría ofrecer una forma más sostenible de alimentar estos vehículos. Su batería de iones de litio incluye un cátodo basado en materiales orgánicos, en lugar de cobalto o níquel (también se utilizan a menudo en baterías de iones de litio).
Según lo compartido por el MIT, los investigadores han demostrado en un nuevo estudio que el material, que puede producirse a un costo mucho menor que las baterías que contienen cobalto, puede conducir electricidad a velocidades similares a las de las baterías de cobalto.
Según los investigadores, la nueva batería también tiene una capacidad de almacenamiento comparable y se puede cargar más rápidamente que las baterías de cobalto.
Creo que esto puede tener un gran impacto porque funciona muy bien. Ya es competitivo con las tecnologías existentes y puede ahorrar muchos de los costos, dolores y problemas ambientales asociados con la extracción de los metales que actualmente se utilizan en las baterías.
Mircea Dincă, profesor de energía WM Keck en el MIT y autor principal del estudio, compartió.
A pesar de su alta estabilidad y densidad energética, el cobalto tiene importantes desventajas: al ser un metal escaso, su precio puede fluctuar drásticamente; gran parte de los depósitos de cobalto del mundo se encuentran en países políticamente inestables; y su extracción crea condiciones de trabajo peligrosas y genera desechos tóxicos que contaminan la tierra, el aire y el agua alrededor de las minas.
Las baterías de cobalto pueden almacenar mucha energía y tienen todas las características que interesan a la gente en términos de rendimiento, pero tienen el problema de que no están ampliamente disponibles y el costo fluctúa mucho según los precios de las materias primas. Y a medida que hagamos la transición a una proporción mucho mayor de vehículos electrificados en el mercado de consumo, definitivamente se volverá más caro.
Potencial alternativa al cobalto patrocinada por Lamborghini
Debido al problema que representa el cobalto, a pesar de sus ventajas, hace unos seis años, el laboratorio de Dincă comenzó a trabajar en un proyecto, financiado por Lamborghini, para desarrollar una batería orgánica que pudiera utilizarse para alimentar coches eléctricos.
Mientras trabajaban en materiales porosos que eran parcialmente orgánicos y parcialmente inorgánicos, Dincă y sus estudiantes se dieron cuenta de que un material totalmente orgánico que habían creado parecía ser un fuerte conductor.
Este material consta de muchas capas de TAQ (bis-tetraaminobenzoquinona), una pequeña molécula orgánica que contiene tres anillos hexagonales fusionados. Estas capas pueden extenderse hacia afuera en todas direcciones, formando una estructura similar al grafito. Dentro de las moléculas hay grupos químicos llamados quinonas, que son reservorios de electrones, y aminas, que ayudan al material a formar fuertes enlaces de hidrógeno.
Estos enlaces de hidrógeno hacen que el material sea muy estable y también muy insoluble. Esta insolubilidad es importante porque evita que el material se disuelva en el electrolito de la batería, como ocurre con algunos materiales orgánicos de la batería, prolongando así su vida útil.
Se lee en una publicación.
Según Dincă, "uno de los principales mecanismos de degradación de los materiales orgánicos es que simplemente se disuelven en el electrolito de la batería y pasan al otro lado de la batería, creando esencialmente un cortocircuito".
Sin embargo, si hacemos que el material sea completamente insoluble, "este proceso no ocurre, por lo que podemos llegar a más de 2.000 ciclos de carga con una degradación mínima".
Las pruebas de este material demostraron que la conductividad y la capacidad de almacenamiento eran comparables a las de las baterías de cobalto tradicionales.
Además, las baterías de cátodo TAQ se pueden cargar y descargar más rápido que las baterías existentes, lo que podría acelerar la velocidad de carga de los coches eléctricos.
Lamborghini obtuvo la patente de la tecnología y el laboratorio de Dincă planea seguir desarrollando materiales alternativos para baterías, explorando la posibilidad de sustituir el litio por sodio o magnesio, que son más baratos y abundantes.
