Según los investigadores surcoreanos que lo hicieron permite una “batería de ensueño” segura y sin riesgo de explosión
Buenos Aires-(Nomyc)-Durante años, la idea de una batería de alta densidad energética y segura quitó el sueño a los desarrolladores, ya que más capacidad solía significar más riesgo y más velocidad de carga, más inestabilidad, ya que el equilibrio era frágil, pero ahora, un equipo de investigación de la universidad surcoreana POSTECH, en Corea del Sur, plantea una vía distinta, menos intuitiva, pero sorprendentemente elegante: “usar campos magnéticos para domesticar el comportamiento del litio”.
La nueva arquitectura de esta batería permite “almacenar mucha más energía” sin incrementar el riesgo de “fugas térmicas, incendios o explosiones”, un problema que sigue pesando sobre el despliegue masivo del vehículo eléctrico y del almacenamiento a gran escala, según el trabajo publicado en Energy & Environmental Science, que introduce un concepto poco explorado en baterías comerciales: “el control físico del movimiento del litio, no solo químico”.
Desafíos en la seguridad y la capacidad de las baterías: el crecimiento acelerado de los autos eléctricos, de las redes renovables y de los sistemas de respaldo energético ha puesto a las baterías bajo presión, ya que se les pide más de todo: más autonomía, más ciclos, más rapidez de carga y cero fallos críticos.
El litio metálico es, en teoría, el ánodo perfecto, ya que tiene una capacidad muy superior al grafito convencional, pero el problema, aparece con el uso real ya que durante los ciclos de carga y descarga, el litio tiende a crecer de forma desordenada, por lo que forma dendritas, una especie de “Agujas microscópicas”, afiladas, inestables que cuando atraviesan el separador interno, puede generar un cortocircuito interno, luego de lo que empiezan los problemas serios.
El grafito, por su parte, es estable y conocido, pero está cerca de su límite físico, ya que no puede ofrecer los saltos de densidad energética que el sistema energético actual necesita, por lo que la investigación en nuevos ánodos es ya una prioridad estratégica, no solo científica.
Cómo funciona la estrategia de magneto-conversión: la pregunta que se hicieron los investigadores fue casi doméstica, ya que si un imán puede ordenar limaduras de hierro, ¿por qué no intentar algo parecido con el litio?
El ánodo desarrollado se basa en ferrita de manganeso, un material de tipo conversión que, al reaccionar con el litio, genera nanopartículas metálicas ferromagnéticas dentro del electrodo, luego de lo que entra en juego el campo magnético externo.
Al aplicar ese campo, las nanopartículas se alinean, se organizan y con ellas, el flujo de iones de litio se vuelve mucho más uniforme, ya que el litio deja de concentrarse en puntos concretos, que son justo los lugares donde nacen las dendritas.
Además, actúa la fuerza de Lorentz, que empuja a las partículas cargadas a distribuirse de forma más homogénea, por lo que se produce una deposición de Litio compacta, continua y estable, sin crecimientos caóticos.
El sistema funciona como un híbrido: parte del litio se almacena dentro de la matriz del óxido y otra parte se deposita como litio metálico en la superficie, pero de forma controlada. Dos mecanismos, bien sincronizados.
Los datos experimentales muestran una capacidad unas cuatro veces superior a la de los ánodos de grafito comerciales, con una eficiencia coulómbica superior al 99 por ciento durante más de 300 ciclos, lo que es estabilidad sostenida.
Amplicaciones para las baterías de próxima generación: este enfoque no se limita a mejorar una cifra concreta. Cambia la lógica del diseño y en lugar de aceptar la inestabilidad del Litio Metálico como un mal inevitable, la convierte en algo gobernable.
Para el vehículo eléctrico, esto abre la puerta a baterías con más autonomía real, menos dependencia de paquetes sobredimensionados y de manera potencial, menor peso total del sistema y para el almacenamiento estacionario, hay menos riesgo en instalaciones grandes, más cercanas a zonas habitadas o integradas en la red.
También hay implicaciones industriales, ya que un control más preciso del Litio permite optimizar la velocidad de carga, reducir degradación prematura y alargar la vida útil, con menos reemplazos, menos residuos y menos presión sobre la cadena de suministro.
Potencial: si esta estrategia se escala con éxito, puede convertirse en una pieza clave del rompecabezas energético, ya que baterías con más densidad permiten vehículos eléctricos más ligeros, con menos consumo energético por kilómetro y también, facilitan sistemas de almacenamiento más compactos para energía solar y eólica, reduciendo la necesidad de respaldo fósil.
El uso de control magnético añade complejidad, sí, pero también introduce una nueva variable de diseño, ya que genera más herramientas para optimizar, más margen para mejorar sin recurrir a materiales exóticos o soluciones de alto impacto ambiental.
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