Baterías de litio-aire: ¿el futuro del transporte?

En la actualidad los vehículos eléctricos se mueven más en el terreno de los prototipos que en el mercado automotor. Y es que, a pesar de ser menos contaminantes y el combustible más barato, todavía no tienen autonomía suficiente para que la carga de una batería de ión-litio de 200 kilos dure más de 160 kilómetros.

Como estos dispositivos no pueden proporcionar la energía necesaria, investigadores argentinos trabajan en el desarrollo de nuevas baterías litio-aire, más livianas, con mayor rendimiento y capacidad de carga.

“Hoy en día sólo este tipo de baterías puede competir con la gasolina, porque son las únicas que ofrecen la misma cantidad de energía por kilogramo”, explica Ernesto Calvo, investigador superior del CONICET en el Instituto de Química Física de los Materiales, Medio Ambiente y Energía (INQUIMAE, UBA-CONICET).

El litio es el metal más liviano que existe en la naturaleza y a través de una serie de reacciones químicas con el oxígeno del aire puede convertir energía limpia y eficiente. Ahora, los investigadores están trabajando en la sintonía fina de la batería para optimizar su rendimiento.

Labor conjunta

Varios grupos trabajan en el desarrollo de los diferentes componentes de la batería, para poder fabricar un modelo seguro y comercializable. Mientras que Calvo y su equipo estudian las reacciones en el cátodo de oxígeno, Cesar Barbero – de la Universidad Nacional de Río Cuarto- y sus colaboradores investigan el desarrollo del carbón poroso especial que se usa para fabricar el electrodo de litio.

“Actualmente la batería ión-litio usa un electrodo de litio que contiene carbón, porque el litio puro es altamente reactivo“, asegura Barbero. Como este metal reacciona muy fácilmente con el aire o el agua, es necesario que esté intercalado entre átomos de carbono para evitar que la batería explote.

Para ello desarrollaron un electrodo de carbono de intercalación, llamado así porque los átomos de carbono se organizan en estructuras laminares, similares a las páginas de un libro. Los átomos de litio se introducen entre esas ‘hojas’ y es así posible disponer de un electrodo de litio funcional e impide que el metal reaccione con el oxígeno o agua.

Para Laurence Hardwick, investigador del Instituto Stephenson de Energías Renovables de la Universidad de Liverpool, Reino Unido, el desarrollo de este tipo de materiales trae aparejado un beneficio económico. “Su bajo costo es una ventaja potencial, ya que el cátodo está fabricado en mayor parte con carbón”, asegura.

El siguiente paso es desarrollar un supercapacitor que permita entregar mucha energía en poco tiempo, necesario por ejemplo en el momento del arranque o cuando se quiere alcanzar velocidad después de un semáforo.

“Este dispositivo es un condensador enorme que almacena mucha carga, la puede liberar en muy poco tiempo y permite alcanzar los 70 km/h en diez segundos”, asegura Calvo. Con este desarrollo, los autos a batería tendrían poco para envidiarle a sus contrapartes a gasolina.

Por un planeta más verde

Para Calvo, la adopción de vehículos eléctricos requiere una transformación cultural y de adaptación a la tecnología por parte de la sociedad. Pero además de los beneficios ambientales asociados a la reducción de las emisiones de carbono, estos vehículos podrían tener un impacto positivo a nivel social.

“Un auto a batería permite obviar todo el aparataje de un motor a combustión interna convencional. Además de hacerlos más livianos, esto permitiría fabricar colectivos, autos y buses con el piso más bajo, necesario para personas con discapacidad”, asegura.

De acuerdo con la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA, por sus siglas en inglés), en 2010 las emisiones de carbono relacionadas con el transporte totalizaron el 27% de las totales de ese país.

De poder desarrollarse una batería de litio-aire estable y duradera, esto contribuiría en gran parte a disminuir los niveles de CO2 en la atmósfera y mitigar los efectos del cambio climático.

“Si el planeta quiere reducir las emisiones de carbono creadas por el hombre, el objetivo tiene que ser la descarbonización completa de la energía y el sector de transporte”, afirma Hardwick.

Simposio internacional en Buenos Aires

Del 17 al 19 de septiembre se realizará el simposio “Desafíos en las baterías recargables de litio oxígeno” en el INQUIMAE, donde investigadores de todo el mundo comentarán los últimos avances en esta tecnología.

Después del simposio los participantes recorrerán los salares de Salta y Jujuy, donde se encuentran las mayores reservas de litio del país.

El simposio cuenta con el auspicio del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva de la Nación, CONICET y la Sociedad Internacional de Electroquímica (ISE).

Existe un cupo de becas de ayuda económica de $2.000 para estudiantes, posdoctorandos y jóvenes investigadores del interior de Argentina para asistir al simposio.

Para más información visite http://www.inquimae.fcen.uba.ar/simposiobaterias/index.htm