Gamas como motores de combustiónLas baterías de litio-aire para coches eléctricos están logrando avances importantes
15 de diciembre de 2025, 19.36 horas Reloj
Escuche el articulo(04:43 minutos)
Los científicos japoneses están dando un gran paso hacia el uso práctico de las baterías de litio-aire. La batería alcanza 150 ciclos de carga estables con alta densidad de energía. En el futuro, los coches eléctricos podrían aprovechar esta tecnología para conseguir una autonomía similar a la de los vehículos con motor de combustión.
Las baterías de litio-aire, también conocidas como baterías de litio-oxígeno (LOB), se consideran posibles dispositivos de almacenamiento de energía de alta energía de próxima generación. En teoría, podrían almacenar hasta diez veces más energía que las baterías tradicionales de iones de litio con el mismo peso, pero hasta ahora siguen siendo demasiado inestables. Los científicos del Instituto Nacional de Investigación de Materiales de Japón (NIMS) han dado un paso importante hacia la solución del problema al desarrollar una membrana muy especial en un estudio.
En las baterías de litio-aire, el ánodo está hecho de litio metálico. El cátodo no es una placa sólida como en las baterías convencionales, sino una estructura de carbono muy porosa y conductora en la que se reduce el oxígeno del aire. Cuando la batería se descarga, los iones de litio cargados positivamente se mueven a través del líquido electrolítico hasta el otro electrodo, donde se combinan con el oxígeno y los electrones del circuito externo (motor electrónico) para formar óxido de litio. Una corriente eléctrica fluye y suministra energía a los dispositivos eléctricos. Cuando la batería está cargada, el litio y el oxígeno se vuelven a separar y los iones y electrones migran en dirección opuesta.
Hasta ahora, sin embargo, durante la carga y descarga se formaban depósitos que provocan un envejecimiento muy rápido de la batería. Además, hasta ahora no ha sido posible producir células en formatos más grandes y prácticamente utilizables. Por lo tanto, los investigadores japoneses están siguiendo un enfoque que tiene como objetivo hacer que la batería sea más estable y al mismo tiempo más escalable (transferible a formatos más grandes).
La membrana marca la diferencia
La característica central es un nuevo cátodo compuesto por membranas de carbono de estructura especialmente fina, a través de las cuales el oxígeno puede penetrar fácilmente sin que el electrodo se obstruya rápidamente. Los investigadores también utilizan dos electrolitos diferentes, cada uno de los cuales se adapta de manera óptima a las condiciones del lado del litio y del lado del oxígeno. Una membrana de separación garantiza que ambos líquidos permanezcan separados, pero que los iones de litio aún puedan migrar.
De esta manera, los científicos pudieron garantizar que las celdas de prueba resistieron más de 150 ciclos de carga, mucho más que muchas otras celdas de litio-aire hasta la fecha. Otro aspecto crucial es que el enfoque funcionó no sólo en pequeñas celdas de laboratorio, sino también en una batería multicapa más grande con alrededor de un vatio-hora de energía por kilogramo (Wh/kg). A modo de comparación: las baterías de iones de litio alcanzan actualmente unos 300-350 Wh/kg, aunque en la práctica los coches eléctricos alcanzan valores más bajos. EnBW declara densidades de energía de 240 a 270 Wh/kg.
Aún queda un largo camino por recorrer antes de que esté listo para la producción en serie.
Los investigadores japoneses llaman a su estudio “un gran avance en el desarrollo de electrodos LOB escalables con alta densidad de energía”, pero todavía queda un largo camino por recorrer antes de su implementación práctica. Entre otras cosas, 150 ciclos de carga estables no son suficientes.
Según EnBW, las baterías modernas de iones de litio generalmente pueden durar hasta 1.000 ciclos de carga completos (de cero al 100%) antes de que su capacidad caiga por debajo del 80%. “Dependiendo del modelo, esto significa, según el fabricante, que se pueden recorrer entre 200.000 (Mazda MX-30) y 770.000 kilómetros (Mercedes EQS 450+) antes de que la batería empiece a agotarse”.
A pesar de su alta densidad de energía, la celda de batería del estudio sigue siendo pequeña en comparación con los módulos de batería reales, con varios cientos de Wh por celda. Ni siquiera las operaciones de laboratorio pueden trasladarse a las operaciones diarias. El experimento se desarrolló en condiciones controladas, con oxígeno purificado, a temperaturas exactamente definidas y sin dióxido de carbono ni vapor de agua en el aire.
Muchos problemas (gestión térmica, estabilidad mecánica, comportamiento a largo plazo) sólo surgen con tamaños más grandes. El concepto con membrana separadora es técnicamente complejo y costoso y aumenta el riesgo de defectos. Otras preguntas importantes siguen sin respuesta, incluida la rapidez con la que se pueden cargar dichas baterías.
About The Author
