Investigadores del Georgia Tech desarrollan cátodos a base de cloruro de hierro
La revolución del mercado de las baterías ya se ha anunciado muchas veces, pero rara vez se ha cumplido esta promesa. Suelen ser las empresas emergentes en busca de inversores las que hacen este tipo de anuncios, pero en este caso, es el Instituto de Tecnología de Georgia el que cree que su nuevo material catódico revolucionará el mercado de las baterías para vehículos eléctricos y los sistemas de almacenamiento de energía.
El escepticismo también es necesario en este caso: los investigadores sólo han probado hasta ahora su nuevo material catódico a escala de laboratorio y afirman en el anuncio que la tecnología podría estar "a menos de cinco años de la viabilidad comercial en los vehículos eléctricos". Por el momento, el equipo de Hailong Chen, del Instituto de Tecnología de Georgia, seguirá investigando el cloruro férrico en las baterías, así como otros materiales relacionados.
Pero, ¿de qué se trata? Hailong Chen, profesor asociado de la Escuela George W. Woodruff de Ingeniería Mecánica y de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de Materiales, y sus colegas han desarrollado lo que afirman es una solución rentable y sostenible para una batería de estado sólido. Con un cátodo de FeCl3, un electrolito sólido y un ánodo de metal de litio, el coste de todo su sistema de baterías es del 30-40% del coste de las actuales baterías de iones de litio.
"Durante mucho tiempo, la gente ha estado buscando una alternativa más barata y sostenible a los materiales catódicos existentes. Creo que tenemos una", dice Chen. "Nuestro cátodo puede cambiar las reglas del juego".
Desde 2019, el laboratorio intenta producir baterías de estado sólido utilizando electrolitos sólidos a base de cloruro con cátodos comerciales convencionales a base de óxido. El comunicado de prensa afirma: "No fue bien: los materiales del cátodo y del electrolito no se llevaban bien". Así que en el siguiente experimento se probó un cátodo a base de cloruro con el electrolito de cloruro.
"Encontramos un candidato (FeCl3) que merecía la pena probar, ya que su estructura cristalina es potencialmente adecuada para almacenar y transportar iones de Li y, afortunadamente, funcionó como esperábamos", afirma Chen. "Esto no sólo podría hacer que los VE fueran mucho más baratos que los coches de combustión interna, sino que proporciona una nueva y prometedora forma de almacenamiento de energía a gran escala, mejorando la resistencia de la red eléctrica".
Sus pruebas iniciales demostraron que el FeCl3 funcionaba tan bien o mejor que otros cátodos basados en óxidos mucho más caros, como el óxido de níquel, el óxido de cobalto y el óxido de manganeso. Por ejemplo, tiene una tensión de funcionamiento superior a la del cátodo LiFePO4 (fosfato de hierro y litio o LFP), de uso frecuente.
Queda una advertencia: Como ya se ha dicho, se trata aún de investigación a escala de laboratorio - cuando se pasa de pequeñas pilas de botón o de bolsa a pilas de gran formato con un contenido energético adecuado para los coches eléctricos, suele haber aún numerosos retos que resolver para transferir las propiedades positivas de un nuevo tipo de pila. "Queremos que los materiales sean lo más perfectos posible en el laboratorio y comprender los mecanismos de funcionamiento subyacentes", afirma Chen. "Pero estamos abiertos a oportunidades para ampliar la tecnología e impulsarla hacia aplicaciones comerciales".
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