Investigadores chinos han dado un salto significativo en la tecnología de baterías de litio, logrando una densidad de energía de 700 vatios-hora por kilogramo (Wh/kg). Este avance aborda las limitaciones de larga data en la química de electrolitos, lo que podría remodelar el panorama del almacenamiento de energía para vehículos eléctricos, aplicaciones aeroespaciales y de clima frío.
Superar las limitaciones existentes
Las baterías de iones de litio tradicionales dependen de disolventes de éster de carbonato para disolver las sales de litio. Si bien son efectivos, estos solventes tienen inconvenientes: requieren grandes volúmenes, lo que dificulta mayores aumentos de densidad de energía, y sus fuertes interacciones con los iones de litio ralentizan la transferencia de carga, particularmente en ambientes fríos (donde el rendimiento cae por debajo de -50°C).
Para evitar estos problemas, el equipo de investigación, dirigido por el profesor Zhao Qing (Universidad de Nankai), el académico Chen Jun y el investigador Li Yong (Instituto de Fuentes de Energía Espaciales de Shanghai), diseñó una nueva clase de electrolitos utilizando disolventes de hidrocarburos fluorados. Estos disolventes permiten una disolución más eficiente de las sales de litio con mejor humectabilidad, lo que reduce el volumen total de electrolito necesario. La interacción más débil entre el litio y el flúor también acelera la transferencia de carga, incluso a temperaturas extremadamente bajas.
Hallazgos clave y desempeño
Las baterías de litio recientemente desarrolladas alcanzan 700 Wh/kg a temperatura ambiente, un aumento sustancial con respecto a las ofertas comerciales actuales. Lo más importante es que mantienen un rendimiento de casi 400 Wh/kg a -50 °C, lo que resuelve un importante desafío operativo para las baterías utilizadas en climas hostiles.
Según el profesor Zhao Qing, la innovación se centra en manipular la densidad electrónica del flúor y la estructura de la molécula del disolvente para optimizar la disolución de la sal de litio. Este enfoque produce baterías con alta densidad de energía y una resistencia superior al clima frío.
Implicaciones y contexto
Esta investigación es importante porque las baterías de vanguardia actuales, como la serie Qilin de CATL, alcanzan un máximo de alrededor de 250-255 Wh/kg a nivel del sistema. Si bien la cifra de 700 Wh/kg probablemente se refiere a la celda en sí, representa un paso importante hacia la superación de las capacidades de la tecnología actual. De hecho, muchos diseños de baterías de estado sólido actualmente en desarrollo luchan por superar los 400 Wh/kg.
La implicación es clara: esta investigación ha llevado efectivamente la densidad de energía de las baterías de litio tradicionales al ámbito de las alternativas avanzadas de estado sólido.
Si se amplía de manera efectiva, esta innovación podría aumentar drásticamente el alcance y el rendimiento de los vehículos eléctricos, impulsar la robótica de próxima generación y desbloquear nuevas posibilidades para operaciones aeroespaciales y en entornos extremos. Este desarrollo subraya el creciente dominio de China en la tecnología de baterías y sugiere un cambio potencial en el mercado mundial de almacenamiento de energía.
