El Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley está desarrollando un sistema que podría cambiar las baterías de los coches eléctricos sustancialmente, a través de una evolución basada en un recubrimiento de polímero conductor que no solo consiguiría que sean más baratas, sino que además lograría que sean más potentes y, sobre todo, que tengan una auntonomía un 50 % superior a las actuales baterías de iones de litio.

Así las cosas, desde el área de Tecnologías Energéticas de Berkeley Lab han señalado que "este avance abre un nuevo enfoque para desarrollar baterías para coches eléctricas que sean más baratas y fáciles de fabricar".

En este sentido, tal y como ha señalado Gao Liu, líder de la investigación, "este nuevo recubrimiento de polímero conductor llamado HOS-PFM, es capaz de conducir electrones e iones de forma simultánea, de manera que se garantiza una mayor estabilidad de la batería". Pero es que además, según Liu, "se lograrían tasas más elevadas en la carga y descarga mientras que se alcanza una mayor vida útil de las baterías para coches eléctricos".

Asó las cosas, y siempre según las indicaciones de los científicos, podríamos pasar de unos 10 años de vida promedio de una batería de iones de litio a unos 15 años; es decir, que este polímero conductor como recubrimiento, permitiría una vida útil un 50 % superior respecto a lo que se está consiguiendo a día de hoy.

El equipo de investigadores ha explicado que para demostrar las propiedades de recubrimiento HOS-PFM a nivel de conducción y adhesivo, se recubrieron electrodos de aluminio y silicio y se probó el rendimiento de esta configuración en una batería de iones de litio.

Se trata de dos materiales para electrodos muy prometedores, ya que tienen un perfil muy ligero y, al mismo tiempo, una alta capacidad de almacenamiento energético que permitirán crear baterías con una densidad energética gravimétrica y volumétrica bastante elevada.

El problema típico de estos materiales, como electrodo en una batería para coche eléctrico, es que aunque son muy baratos y abundantes, tienden a sufrir de un desgaste excesivamente rápido con cada ciclo de carga y descarga; es decir, se trata de materiales con grandes ventajas, pero con el inconveniente de que sufrirán una degradación prematura frente a otras composiciones químicas de los electrodos.

En el desarrollo de su avance científico, los investigadores señalan que este aglutinante conductor está hecho de un polímero no tóxico que como respuesta al calor se transforma a nivel atómico, de forma que a temperatura ambiente, las cadenas finales de aquilo limitan el movimiento de los iones de litio y, sin embargo, cuando se calienta a 450 ºC las cadenas se derriten creando sitios vacíos pegajosos que ‘agarran’ el silicio y el aluminio a nivel atómico.

Posteriormente, las cadenas de polímero PFM se ‘autensamblan’ en hilos parecidos a un espagueti denominados ‘estructuras ordenadas jerárquicamente’; es decir, HOS.

Como si se tratara de una autopista atómica, los hilos de HOS-PFM permiten que los iones de litio se unan a los electrones y estos se mueven en sincronía a lo largo de las cadenas de polímero conductor perfectamente alineadas.

Los resultados son muy prometedores, ya que este recubrimiento evita o ralentiza la degradación progresiva de los electrodos durante los ciclos de carga y descarga, y además consigue un elevado rendimiento en aspectos críticos como es la densidad energética.

Por ejemplo, se ha conseguido utilizando electrodos a base de aluminio y silicio, una vida útil durante 300 ciclos, lo que les deja a la par con los electrodos actuales de última generación.

Según los datos publicados en la revista Nature Energy, este recubrimiento permite que los electrodos tengan hasta un 80 % de silicio, lo que podría aumentar la densidad energética en al menos un 30 % en las actuales baterías de iones de litio y reducir mucho el precio frente al uso del grafito.