Investigadores de la Universidad de Monash avanzan en la tecnología de las baterías Li-S

Investigadores de la Universidad australiana de Monash afirman estar cerca de comercializar la batería de litio-azufre más eficiente del mundo. Podría dar a los coches eléctricos una autonomía de más de 1.000 kilómetros y a los smartphones una autonomía de cinco días.

Según la universidad, la pila recargable podría "cuadruplicar con creces el rendimiento del actual líder del mercado", gracias a un nuevo diseño del cátodo. Los investigadores han solicitado una patente para su proceso de fabricación.

Las células prototipo fueron fabricadas por el socio alemán de investigación y desarrollo Fraunhofer IWS de Dresde. Los investigadores de Dresde también confirman el potencial fundamental de la tecnología de litio-azufre, pero advierten contra las grandes esperanzas depositadas en su pronta comercialización. Aunque la tecnología es muy prometedora, aún está en fase de desarrollo. "Las primeras aplicaciones se ven allí donde el bajo peso es una preocupación, por ejemplo en la aviación", afirma Holger Althues, jefe del departamento de superficie química y tecnología de baterías del IWS, que lleva varios años investigando la tecnología con su equipo. Las pilas de litio-azufre pueden almacenar más energía con el mismo peso que las de iones de litio, pero son más grandes.

La ventaja de las pilas de litio-azufre es que tienen un coste y un peso considerablemente inferiores. En este tipo de pilas, el cátodo está formado por una mezcla de azufre y carbono y sustituye a los cátodos anteriormente predominantes hechos de níquel, manganeso y cobalto. "Esto abre el potencial para una célula de bajo coste: A diferencia del níquel y el cobalto, el azufre es un producto de desecho y está disponible en todo el mundo", afirma Althues.

Pero esta tecnología aún no se ha puesto de moda debido a dificultades con la estabilidad del cátodo. Durante la carga y la descarga, el cátodo se dilata (o se contrae) con mucha más fuerza, lo que provoca finas grietas en el material y aumenta así el desgaste. Los investigadores australianos del entorno de Mahdokht Shaibani están desarrollando ahora un cátodo de azufre especialmente robusto.

Esto implica incrustar el azufre en una mezcla del aglutinante carboximetilcelulosas sódicas (Na-CMC) y carbono, como escriben los investigadores en la revista estadounidense Avances científicosentre otros. Esta capa debe compensar las cargas mecánicas y reducir así la pérdida de rendimiento y capacidad de la célula a lo largo de su vida útil. Se espera que sean posibles densidades de energía de más de 1.200 mAh/g, al menos ya en las células con diseño de bolsa que se utilizan habitualmente en la industria del automóvil, pero aún a escala de laboratorio.

Aún es necesario aumentar los ciclos de carga

"Este enfoque no sólo favorece una métrica de alto rendimiento y una larga vida útil del ciclo, sino que además es sencillo y extremadamente barato de fabricar, ya que utiliza procesos basados en el agua, y puede suponer una reducción significativa de los residuos peligrosos para el medio ambiente", subrayó Matthew Hill, investigador de Monash. A lo largo de 200 ciclos de carga, la célula de litio-azufre apenas ha perdido energía, con una eficiencia del 99%. Las primeras baterías de prueba se integrarán este año en automóviles y parques solares.

A pesar de estos avances, aún queda mucho trabajo por delante para los investigadores y, más adelante, también para los desarrolladores en serie. Para su uso en coches eléctricos, habría que aumentar los ciclos de carga a varios miles. En un patente presentada recientemente, Tesla asume 4.000 ciclos de carga para las nuevas células - pero aún basadas en cátodos NMC.

monash.edu, cnn.com