Investigadores surcoreanos desarrollan gel electrolito que triplica la vida útil de baterías de los coches eléctricos y multiplica por 2.8 su autonomía
Investigadores coreanos crean un gel electrolítico que inhibe las reacciones de oxígeno y disminuye seis veces la producción de gases en baterías de alto voltaje.
Un Enfoque Innovador para Prolongar la Vida Útil de las Baterías
Un equipo científico de la UNIST ha creado un electrolito en gel que previene uno de los procesos más perjudiciales en baterías de iones de litio de alto voltaje: la generación descontrolada de especies de oxígeno reactivo. Esta modificación en la composición química produce efectos significativos: incrementa la duración de las baterías en un factor de 2,8 y limita la expansión interna a apenas una sexta parte.
El Desafío de las Baterías de Alto Voltaje
La industria de vehículos eléctricos ha impulsado el desarrollo de baterías que funcionan por encima de 4,4 V. Este enfoque posibilita mayor almacenamiento energético sin incrementar las dimensiones del paquete de baterías. Sin embargo, presenta una dificultad: el voltaje elevado desestabiliza el oxígeno contenido en los cátodos con alto contenido de níquel, que se libera y transforma en ¹O₂, una forma de oxígeno altamente reactiva que desencadena un proceso de degradación. Las consecuencias incluyen: reducción de capacidad, acumulación de gases internos y riesgos térmicos.
La Solución: Un Filtro Químico Interno
El grupo dirigido por el profesor Hyun-Kon Song, en colaboración con científicos del KRICT y el KETI, ha implementado una estrategia novedosa: evitar que el oxígeno inestable se convierta en un inconveniente. Para lograrlo, diseñaron un electrolito semisólido con base de antraceno (An-PVA-CN) que funciona como un "filtro químico" dentro de la celda.
El antraceno se adhiere a los átomos de oxígeno liberados del material activo, impidiendo su conversión en especies reactivas. Además, si alguna molécula logra evadirse, el antraceno también puede neutralizar el oxígeno reactivo ya formado. Protección dual, menor estrés químico. Paralelamente, el grupo nitrilo (-CN) presente en el material estabiliza el níquel del cátodo, previniendo su disolución y preservando la estructura interna durante los ciclos de carga.
Resultados Prometedores
Los datos experimentales son contundentes. Las baterías con este electrolito en gel conservaron el 81% de su capacidad original después de 500 ciclos a 4,55 V. En contraste, las baterías convencionales disminuyen por debajo del 80% después de solo 180 ciclos. La diferencia en expansión interna es notable: aproximadamente 13 µm comparado con 85 µm. Menor tensión mecánica, mayor longevidad.
Impacto en el Desarrollo de Baterías
Este progreso se enmarca en un contexto de investigación más amplio. Simultáneamente, diversos fabricantes están investigando nuevos tipos de electrolitos poliméricos y métodos para gestionar el oxígeno en cátodos ricos en níquel, una restricción tradicional en baterías NMC de alto voltaje. La investigación de la UNIST proporciona una alternativa más directa: modificar el electrolito, sin alterar el diseño del electrodo ni implementar estrategias de compensación adicionales.
El profesor Song destaca que este descubrimiento posibilita aplicaciones que demandan alta densidad energética y peso reducido, como en el ámbito aeroespacial o sistemas de almacenamiento estacionario para energías renovables. Si las reacciones de oxígeno pueden controlarse mediante diseño químico, el potencial para escalar estas baterías aumenta considerablemente.
Consecuencias Potenciales
La incorporación de electrolitos que gestionan el oxígeno desde su origen representa una transformación fundamental en la tecnología de baterías. Si esta innovación alcanza producción industrial:
- Ampliaría la duración de los vehículos eléctricos más allá de 300.000 km, disminuyendo reemplazos anticipados.
- Permitiría baterías más compactas para igual autonomía, prolongando la vida útil del paquete con menos material.
- Facilitaría el acceso a vehículos de gran alcance, actualmente limitados a modelos premium.
- Posibilitaría el desarrollo de sistemas de almacenamiento renovable más resistentes, cruciales para estabilizar la red eléctrica sin dependencia de gas natural.
- Habilitaría diseños más ligeros para aeronaves eléctricas y drones de reparto, sectores donde el peso es determinante.
Hacia una Tecnología Más Sostenible
En definitiva, la sostenibilidad no solo implica generar energía limpia. También exige que las tecnologías que la hacen viable sean más duraderas y requieran menos recursos. Este electrolito en gel se orienta precisamente en esa dirección: menor deterioro, mayor ciclo de vida y una química interna más estable. Un componente adicional en la transición energética que, de manera discreta, podría tener un impacto significativo.
Información de referencia: Jeongin Lee et al, Electrolyte‐Driven Suppression of Oxygen Dimerization and Oxygen Evolution in High‐Voltage Li‐Ion Batteries, Advanced Energy Materials (2025). DOI: 10.1002/aenm.202503180
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