Una investigación internacional, del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM) del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) e investigadores de Emiratos Árabes Unidos e India, ha descubierto y desarrollado un nuevo material que duplica el rendimiento de las baterías de ion litio.
Las baterías de ion litio todavía presentan varios retos que solventar, especialmente en lo relativo a su rendimiento. El grafito ha sido hasta ahora el material predominante en los ánodos de este tipo de baterías debido a su estabilidad y coste relativamente bajo, pero su capacidad de almacenamiento es limitada.
En este sentido, el equipo de investigación se planteó el reto de desarrollar un material que tenga mejor eficiencia que el grafito comercial y que, al mismo tiempo, mantenga sus características relacionadas con la escalabilidad económica y su seguridad medioambiental. Para ello, se centraron en los MOFs, un tipo de material que combina moléculas orgánicas con metales y que tienen estructuras porosas altamente versátiles que permiten almacenar iones litio.
Esta clase de materiales no se habían usado hasta ahora porque presentan un rendimiento pobre, así como inestabilidad química y dificultades para su producción a gran escala, según señalan los investigadores. Por ello, han creado un nuevo tipo de material metal-orgánico con hierro y aldehído salicílico (Fe-Tp) y, una vez demostrado su notable rendimiento como material de ánodo en baterías de litio, lo han incorporado al grafito. Así, mantienen las propiedades de capacidad de almacenamiento, evitan los problemas de estabilidad y duplican el rendimiento de la batería.
Mejora de la eficiencia y autonomía para su comercialización
Este MOF está compuesto por poros de distintos tamaños que permiten que, cuando hay ciclos dentro de la batería, los iones de litio se muevan con facilidad por el espacio. Tras 500 ciclos de carga y descarga a una velocidad constante, el material conservó el 89% de su estabilidad cíclica, lo que destaca su durabilidad y potencial para aplicaciones de largo plazo. La investigación, publicada en Angewandte Chemie International Edition, puede resultar clave para el avance industrial de los vehículos eléctricos y otros dispositivos electrónicos.
Los investigadores aseguran que esta mejora posiciona a su material como un excelente potenciador del material de ánodo comercial, lo que sugiere que puede integrarse fácilmente en las tecnologías actuales sin necesidad de una sustitución total del grafito.
La posibilidad de mejorar significativamente la capacidad de almacenamiento de litio utilizando un aditivo económico y escalable como el Fe-Tp abre la puerta a baterías más eficientes, que puedan durar más tiempo y ofrecer una mayor autonomía en vehículos eléctricos. Además, la seguridad medioambiental de este nuevo material y su viabilidad para producirse a gran escala suponen un avance importante para las industrias de almacenamiento que buscan soluciones sostenibles y rentables.