A medida que la industria del automóvil avanza en el desarrollo del coche eléctrico y se confirma la prohibición de vender coches de combustión en 2035 en Europa, surgen otros problemas relacionados con las baterías de los vehículos. En este sentido, desde Corea nos llegan las baterías sin ánodo. ¿Son el futuro del coche eléctrico?

Como ya hemos comentado en alguna ocasión, el componente más importante de un coche eléctrico es la batería. Es el corazón del vehículo, lo que permite que funcione y tenga una determinada autonomía. 

Pero las baterías de los coches eléctricos plantean algunos problemas, debido a que son muy caras de fabricar, por los materiales que la componen, y todavía la autonomía está lejos de la que ofrecen los vehículos con motor de combustión. 

Sabemos que, tanto la industria del automóvil como diferentes equipos de científicos e investigadores están trabajando actualmente para fabricar en el futuro baterías más eficientes. Y, desde Corea del Sur nos llega un interesante trabajo cuyo resultado es una batería sin ánodo con un rendimiento extraordinario. 

Baterías sin ánodo, ¿son el futuro del coche eléctrico?

Los materiales que conforman el ánodo son los más importantes que determinan la vida útil de una batería y su velocidad de recarga. Dentro de una celda, el ánodo es el electrodo donde se lleva a cabo la oxidación, mientras que el cátodo es el electrodo donde se lleva a cabo la reducción. El ánodo sería el polo positivo de una pila. 

Un equipo de investigadores de la Universidad POSTECH (Pohang University of Science and Technology), de Corea del Sur, ha desarrollado baterías de litio sin ánodo que ofrecen un gran rendimiento con cada recarga. 

El trabajo, publicado en Advanced Functional Materials y financiado por el proyecto Alchemist, muestra una batería sin ánodo cuya densidad de energía volumétrica alcanza los 977 Wh/l, lo que significa un 40% más que las baterías convencionales, con una densidad de unos 700 Wh/l. 

Esto significa que la batería puede ofrecer 630 kilómetros de autonomía con una recarga, según los responsables de la investigación. 

Degradación de las baterías

En una batería de litio, la estructura de los materiales del ánodo cambia a medida que los iones de litio fluyen hacia él o lo abandonan, durante las fases de carga y descarga, respectivamente. Estos cambios son los que provocan, precisamente, que la capacidad de una batería disminuya con el tiempo. 

El grupo de científicos coreano planteó la posibilidad de carga y descargar la batería a través de un colector de corriente de ánodo desnudo, sin materiales. De esta forma, aumentaría la densidad de energía. 

El problema de este método es que, además de aumentar la densidad de energía, también provoca un aumento notable del volumen del ánodo y reduce el ciclo de vida de la batería, debido a la ausencia de un almacenamiento estable de litio en el ánodo.

Más densidad energética y más baratas

La solución a este problema fue una batería sin ánodo en un electrolito líquido a base de carbonato, añadiendo un sustrato conductor de iones que forma una capa protectora del ánodo y ayuda a minimizar su expansión. 

Al trabajo de la Universidad coreana muestra que, en el electrolito líquido a base de carbonato, la batería mantuvo una alta capacidad de 4,2 mAh/cm2 y una alta densidad de corriente de 2,1 mA/cm2 durante un largo período. También demostró que los sustratos podían almacenar litio.

Conviene aclarar que, en realidad, no se trata de celdas sin ánodo, ya que conserva un polo positivo y otro negativo (cátodo). Pero lo llaman así para indicar que el ánodo no está fabricado con grafito, por lo que prescinde de este material, caro de obtener y procesar. 

El ánodo está formado por un metal mucho más fácil de producir que los ánodos revestidos de grafito o silicio, lo que contribuye a reducir costes. Además, los investigadores comprobaron con éxito el funcionamiento de estas celdas en una batería de electrolito sólido a base de sulfuro de argirodita.