Baterías ión-litio

Ciencia en píldoras ·
El inicio de las baterías fue la pila de Volta de 1800

Manuel Tello

Domingo, 29 de noviembre 2020, 00:04

La importancia científica y el gran interés tecnológico de las baterías de ión-litio fueron las razones por las que en 2019 le concedieron el premio Nobel de Química a tres científicos que contribuyeron, de una forma notable, a su desarrollo. Las bases científicas se ... sentaron durante la crisis del petróleo de la década de 1970. Sin embargo hubo que esperar a 1985 para que apareciese la primera batería viable comercialmente. La nota de prensa de la fundación Nobel decía: «Hemos accedido a una revolución técnica. Los galardonados desarrollaron baterías livianas con un potencial lo suficientemente alto como para ser útiles en muchas aplicaciones».

En español se suele llamar pila a las no recargables y batería a las recargables. Ambas, transforman energía química en eléctrica a través de reacciones químicas. En las recargables la reacción química debe ser reversible. El inicio de las baterías fue la pila de Volta de 1800. Era muy simple: una serie de vasos con líquido, llamado electrolito, puestos uno al lado del otro en los que se sumergían tiras de dos metales llamados electrodos. Uno es el polo positivo (cátodo) y el otro el negativo (ánodo). Los electrodos estaban conectados, unos con otros, por cables metálicos. El electrolito es necesario para que se lleve a cabo el flujo de electrones. El que da lugar a la corriente eléctrica. La primera pila comercial la construyó Daniell en 1836. Consistió en un electrodo de zinc sumergido en una disolución de sulfato de zinc y uno de cobre sumergido en una disolución de sulfato de cobre. Con pequeñas modificaciones sobrevivió hasta el último cuarto del siglo XX.

La posibilidad de utilizar litio estuvo ya en el inicio del siglo XX. Había muchas razones para ello: es el más ligero de los metales, da el máximo de energía por peso y una propiedad importante para las baterías: es el metal de mayor potencial electroquímico. Sin embargo los electrodos de litio se deterioraban muy rápido, sobre todo en los procesos de carga. Este problema, insalvable, provocó la búsqueda de alternativas. Las investigaciones condujeron a la utilización de una solución no metálica usando iones de litio. Esta nueva alternativa da una energía específica más baja que el litio-metal. Como contrapartida, el ion Li es muy estable siempre que se respeten los límites de voltaje y corriente.

Actualmente existen diferentes concepciones de baterías de iones de litio, sin embargo, todas comparten la palabra clave: «ion de litio». Aunque a primera vista todas las baterías de ion-litio parecen similares, la personalidad de cada batería depende de los materiales activos utilizados. Materiales que determinan su rendimiento. A partir de 1997, la mayoría de los fabricantes, para lograr una curva de descarga más plana, comenzaron a incorporar el grafito.

Sin embargo, ahora, un nuevo material, el grafeno parece que puede incrementar de una forma notable el rendimiento. Recordemos que el grafeno surge como un material 'milagroso'. Con él se van a mejorar muchas tecnologías, incluyendo las baterías.