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Las baterías sin cobalto, ¿el futuro de los eléctricos?

Un grupo de ingenieros estadounidenses ha creado el sueño de todos los fabricantes de automóviles: una batería de ion-litio sin cobalto. Sus ventajas son tan grandes que ya se preparan para comercializarla.

Cobalto

El equipo de investigadores de la Escuela de Ingeniería Cockrell, de la Universidad de Texas, ha desarrollado una batería de ion-litio libre de cobalto. Este logro implica dos consecuencias bienvenidas: la primera, que se abaratarían sensiblemente los costes de producir estas baterías; y la segunda, que mejoraría claramente su rendimiento. En los experimentos llevados a cabo, tras más de mil ciclos de carga, la batería sin cobalto demostró una mayor densidad energética que las actuales baterías comerciales. Es decir, que sus celdas fueron capaces de almacenar más energía después de mucho uso.

¿Cuál es su secreto?

Un cátodo de una batería de ion-litio se compone de capas cristalizadas de distintos óxidos de metales. En este caso, en lugar del cobalto, los cátodos de las baterías están hechos en un 89% de níquel. En un mundo ideal, lo estarían en un 100%… pero el níquel es un material altamente reactivo e inestable. El manganeso y las sales de aluminio completan los componentes de los cátodos creados por estos investigadores.

Cuanto más níquel haya en una batería, más energía puede almacenar. Por lo tanto, mayores serán los periodos que aguante sin necesidad de recargar nuestro smartphone o vehículo eléctrico. De hecho, los fabricantes de automóviles se encuentran entre los más interesados en acabar con el cobalto. Pero eliminarlo no está exento de compromisos: implica también una respuesta cinética más lenta y menor capacidad.

En general, el papel del cobalto es precisamente el de estabilizar la estructura del cátodo ante la inestabilidad del níquel, y aumentar la vida de la batería. Por eso los investigadores de la Universidad de Texas han sido muy cuidadosos con la combinación final de metales. Si hay algo que perjudica al rendimiento de una batería son los iones cuando, en vez de mantenerse estables, se amontonan. Y eso era exactamente lo que había pasado hasta ahora, en los ensayos con baterías sin cobalto. El mérito de los especialistas de la Escuela de Ingeniería Cockrell es haber dado con la distribución adecuada de iones.

Más autonomía por menos dinero

Los cátodos de las baterías pueden llegar a representar la mitad de su coste de fabricación. Y es que el precio del cobalto es de unos 28.500 dólares por tonelada (unos 24.600 euros). Teniendo en cuenta que los cátodos de hoy en día contienen entre un 10% y un 30%, los ingenieros de Texas pueden ahorrar mucho dinero. “El cobalto es el componente menos abundante y más caro en los cátodos de las baterías”, confirma Arumugam Manthiram, el químico especializado en estados sólidos que lidera el estudio; “y lo estamos eliminando por completo”. Además, el problema no es sólo su precio, sino también las prácticas de extracción. La mayor parte del cobalto procede de minas en la República Democrática del Congo, sobre las que pesan serios cuestionamientos éticos y de derechos humanos.

Esta investigación ha sido financiada por el Departamento de Energía de EE.UU., en busca de proyectos que contribuyeran a reducir la dependencia de materias primas importadas. Los hallazgos del equipo de la Universidad de Texas se pueden consultar en la revista Advanced Materials. Ahora, Manthiram y su equipo han fundado la startup TexPower, para poner la tecnología en el mercado.

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