Los últimos avances convierten al manganeso en la nueva esperanza para las baterías de vehículos eléctricos

El desarrollo de la movilidad eléctrica depende en gran medida del progreso en la tecnología de baterías. Hasta ahora, las baterías de iones de litio, basadas principalmente en materiales como el níquel y el cobalto, han dominado el mercado.

Pero, aunque las baterías de níquel y cobalto han sido esenciales para el crecimiento de la movilidad eléctrica, presentan desafíos significativos.

Este avance en el desarrollo de baterías con manganeso tiene un potencial enorme para la industria de los vehículos eléctricos

Por un lado, el coste de estos materiales es elevado, y su extracción y procesamiento conllevan problemas medioambientales y sociales. Además, con la creciente demanda de vehículos eléctricos, la necesidad de encontrar soluciones más asequibles y respetuosas con el medio ambiente es crucial.

Aquí es donde entra en juego el manganeso, un metal abundante y más barato que el níquel y el cobalto. Utilizarlo en baterías podría no sólo reducir el coste de producción, sino también mitigar la dependencia de recursos limitados y mejorar la sostenibilidad de la producción de baterías.

El avance del LiMnO2

La innovación en baterías de manganeso no es nueva, pero su progreso ha sido limitado hasta ahora. Los investigadores han estado trabajando en mejorar el rendimiento de LiMnO2 (dióxido de litio-manganeso) como material para el electrodo positivo (cátodo). Este material tiene la ventaja de ser más accesible y económico, pero su rendimiento ha sido obstaculizado por limitaciones estructurales.

Un estudio reciente, publicado en ACS Central Science, marca un avance significativo en este campo. Los investigadores han descubierto que la clave para mejorar el rendimiento de LiMnO2 radica en la estructura cristalina de su material base.

Al sintetizar LiMnO2 en una estructura monoclínica, han conseguido activar una transición estructural que mejora significativamente su rendimiento como electrodo. Esta estructura también permite una mayor densidad energética, alcanzando 820 Wh kg⁻¹, superando los 750 Wh kg⁻¹ de los materiales basados en níquel.

Carga rápida y estabilidad sin degradación de voltaje

Otro de los grandes logros de este avance en baterías de manganeso es su capacidad para soportar cargas rápidas, una característica indispensable para los vehículos eléctricos.

Además, uno de los problemas más comunes de las baterías de manganeso, la degradación del voltaje con el tiempo, no parece ser un problema en esta nueva estructura nanométrica de LiMnO2.

La degradación del voltaje es un fenómeno que reduce el rendimiento de las baterías a largo plazo, pero en el caso de esta nueva tecnología, los investigadores no han observado este comportamiento.

Retos y soluciones

A pesar de los avances prometedores, aún persiste un desafío práctico: la disolución del manganeso con el tiempo. Este problema se ha identificado como una consecuencia de los cambios de fase del material y de las reacciones con soluciones ácidas.

Sin embargo, los investigadores han propuesto soluciones efectivas, como el uso de electrolitos altamente concentrados y recubrimientos de fosfato de litio, que pueden prevenir o mitigar este fenómeno.

Este avance en el desarrollo de baterías con manganeso tiene un potencial enorme para la industria de los vehículos eléctricos. Al ofrecer una alternativa más económica y sostenible a las baterías de Níquel/Cobalto, el LiMnO2 podría convertirse en una opción viable para la producción a gran escala.

Además, su capacidad para soportar cargas rápidas y evitar la degradación del voltaje lo convierte en un candidato ideal para su uso en vehículos de lujo, donde el rendimiento es primordial.

El objetivo a largo plazo es la comercialización y producción industrial de estas baterías. Si se consigue, no sólo se reducirá el coste de los vehículos eléctricos, sino que también se contribuirá a la sostenibilidad global, al reducir la dependencia de materiales costosos y limitados como el níquel y el cobalto.