Crean un nuevo material orgánico que podría transformar las baterías de coches eléctricos y evitar el uso de cobalto

Las baterías de iones de litio son las más utilizadas actualmente en el desarrollo y expansión de los coches eléctricos. Sin embargo, su producción representa un reto debido al uso de metales raros y costosos, como el propio litio, el níquel o, sobre todo, el cobalto.

La búsqueda de alternativas ha llevado al MIT, el Instituto Tecnológico de Massachusetts, a crear una nueva molécula orgánica realmente prometedora que puede cambiar el futuro de las baterías de los coches eléctricos.

La investigación, financiada por Lamborghini, ha dado resultados positivos que permiten igualar el rendimiento y capacidades de las actuales baterías que utilizan cobalto.

El problema del cobalto en las baterías

Este último elemento, si bien es clave para proporcionar a la batería una alta estabilidad y densidad energética, es un metal escaso. Sus precios fluctúan drásticamente, su extracción es complicada, muy contaminante y sus principales reservas se encuentran en países políticamente inestables.

Este cobalto se emplea sobre todo en el cátodo de las baterías de iones de litio: recordemos que estas baterías se recargan cuando los iones fluyen desde un electrodo cargado positivamente, del cátodo, al ánodo, un electrodo negativo. Gran parte de las investigaciones van encaminadas a encontrar materiales sustitutos para estos componentes.

«Las baterías de cobalto tienen el problema de no estar ampliamente disponibles y el costo fluctúa ampliamente con los precios de las materias primas. A medida que se hace la transición a una proporción mucho mayor de vehículos electrificados en el mercado, sin duda se volverá más caro», asegura Mircea Dincă, profesor de Energía WM Keck en el MIT.

Un sustituto al cobalto, con materiales orgánicos

Y eso es precisamente lo que está haciendo el MIT, que busca un sustituto al cobalto que mantenga su rendimiento y que sea más barato y accesible. En sus laboratorios se ha creado un nuevo material orgánico que puede conducir electricidad a velocidades similares a las que usan cobalto, dando lugar a una nueva batería con un almacenamiento comparable y que se puede cargar más rápido.

«Creo que este material podría tener un gran impacto porque funciona muy bien. Ya es competitivo con las tecnologías existentes y puede ahorrar muchos costos, molestias y problemas ambientales relacionados con la extracción de los metales que actualmente se utilizan en las baterías», afirma Dincă.

Seguro que las baterías LFP, de litio ferrofosfato, te suenan más como alternativa, por ejemplo, a las NCM con níquel, cobalto y manganeso. Las LFP no utilizan los metales tan «polémicos» como el cobalto (e incluso el níquel), pero energéticamente son inferiores, ofreciendo aproximadamente la mitad de la densidad energética.

Los materiales orgánicos desarrollados hasta ahora no podían equiparar a las NCM en campos como la vida útil, la conductividad o la capacidad de almacenamiento, ya que usaban aglutinantes que, si bien ayudaban para mejorar la transición de la electricidad, reducían su capacidad drásticamente.

Hasta ahora: los trabajadores del MIT han creado un material que consta de muchas capas de TAQ (bis-tetraaminobenzoquinona). Se trata de una pequeña molécula orgánica que, al extenderse, forman una estructura similar al grafito, y cuya composición ayuda al material a formar «fuertes enlaces de hidrógeno», generando mayor estabilidad e insolubilidad, lo que permitirá mayores ciclos de carga con menos degradación.

Los investigadores añadieron materiales de relleno, como el caucho y la celulosa, pero estos apenas abarcan una décima parte del compuesto total del cátodo De esta forma, se impide que estos reduzcan la capacidad de almacenamiento de la batería.

Un avance importante que puede marcar un antes y un después en el mercado de las baterías para coches eléctricos. Por el momento, el laboratorio del MIT seguirá desarrollando materiales alternativas y explorando soluciones como el sodio o el magnesio, más baratos y abundantes que el litio.

Fuente: MITFotos: Freepik / MIT