Aunque cueste imaginar una vida sin baterías de iones de litio ya que están presentes en gran parte de la electrónica que utilizamos, la realidad es que sus horas están contadas. Los avances en la industria del almacenamiento de energía están completamente enfocados en destronar este caro y peligroso material, ya que la demanda supera con creces la oferta en casi todos los territorios y para el 2050 será totalmente insostenible. Especialmente por la aparición de los vehículos eléctricos y la estandarización de las renovables, que están demandando baterías más económicas, sostenibles y duraderas de lo que el litio puede ofrecer.
Aunque las baterías de iones de litio han sido las grandes protagonistas hasta el momento, la realidad es que resulta caro de obtener, peligroso de manipular y está bastante aislado geográficamente. No queda mucho litio que extraer, según multitud de expertos, por lo que obligatoriamente debemos dirigir la mirada a otros materiales y tecnologías.
En favor de esta tendencia, la investigadora española Rosa Palacín, del Instituto de Ciencias de los Materiales de Barcelona (ICMAB-CSIC), junto con un equipo de investigadores europeos, están desarrollando el proyecto CARBAT, mediante el cual investigan la creación de un prototipo de batería basado en el calcio, con fondos del Consejo Europeo de Innovación.
Y es que el calcio es aproximadamente 2.000 veces más común que el litio y se encuentra en multitud de fuentes por todo el planeta. De hecho, es uno de los elementos que más abunda en la corteza terrestre a diferencia del litio. Un avance como este supondría abaratar bastante el costo de las baterías y obtener sistemas mucho más sostenibles y reciclables.
El calcio tiene una densidad de energía superior al grafito, por lo que, al utilizarlo como electrodo negativo, puede generar una mayor capacidad de acumulación energética por cada kilogramo. Así lo determina la investigadora Palacín, que asegura que utilizando esta configuración y un metal como uno de los electrodos, se puede obtener una alta densidad de energía que las baterías de iones de litio no pueden alcanzar.
La razón, es que estas baterías no pueden utilizar litio metálico por su alta reactividad como electrodo, ya que forma unas estructuras ramificadas denominadas dendritas que pueden provocar cortocircuitos o explosiones después de algunos usos.
El calcio metálico cuenta por naturaleza con dos electrones en su capa externa de manera que, cuando el calcio pasa a través del electrolito, dos electrones en vez de uno, como en el caso del litio, viajan al exterior. Esto anima a los investigadores a pensar que podría ofrecer una autonomía mayor, cosa bastante aconsejable especialmente para vehículos eléctricos.
Otro elemento destacado por las recientes investigaciones es el aluminio. Juan Lastra, de la Universidad de Dinamarca ha participado en el proyecto SALBAGE, otro ejemplo de proyectos destinados a desarrollar baterías con elementos más abundantes y comunes. En esta ocasión, el objeto de investigación era conseguir una batería con un ánodo de aluminio y un cátodo de azufre. El resultado es un sistema similar en funcionamiento, a las baterías de plomo ácido de los coches que a las de iones de litio.
El problema por el momento es que los iones multivalentes con los que están trabajando son muy reactivos y es complicado que se muevan de forma autónoma. El aluminio en estas baterías, siempre se encuentra en forma de aluminio e iones de cloruro. En el proceso de conversión, el aluminio se va desacoplando de los iones reaccionando con el azufre en el lado del cátodo.
Con el fin de hacer más óptima la transferencia de iones, los investigadores crearon un nuevo electrolito al que llamaron disolvente eutéctico profundo, que es el resultado de la unión de dos sólidos para convertirlos en líquido. Su funcionamiento es parecido a mezclar sal con hielo para obtener un líquido, en este caso salmuera, a cualquier temperatura.
La buena noticia es que la investigación y el desarrollo están altamente enfocados en la industria del almacenamiento, lo que va a permitir que en pocos años tengamos un nuevo sistema energético basado en energías renovables y con índice de impacto ambiental mucho más pequeño que el actual en cuestión de baterías.
