Investigadores de la Universidad de Kioto y Toyota desarrollan nueva tecnología para baterías de estado sólido con iones de fluoruros con capacidad volumétrica 3 veces mayor y capacidad gravimétrica el doble que las baterías de iones de litio

Resisten decenas de ciclos de carga y descarga, lo que mejora su vida útil. Permiten que la autonomía de un vehículo eléctrico pase de 600 a 1.200 km con una sola carga.

Nuevas baterías de estado sólido: un avance hacia la movilidad sostenible

Investigadores de la Universidad de Kioto y Toyota Motor Corporation, en colaboración con otras instituciones académicas japonesas, han desarrollado una nueva tecnología de baterías de estado sólido con iones de fluoruros. Este avance permite que la capacidad por unidad de volumen del ánodo de esta batería sea tres veces superior a la de las baterías de iones de litio convencionales, lo que podría marcar un antes y un después en el almacenamiento de energía para vehículos eléctricos (EVs) y otras aplicaciones energéticas sostenibles.

El funcionamiento de las baterías de iones de fluoruros

Las baterías funcionan a través del desplazamiento de iones entre el ánodo y el cátodo durante los ciclos de carga y descarga. En las baterías de iones de litio convencionales, cada átomo de litio en el electrodo solo puede liberar un electrón durante el proceso de descarga, lo que limita su capacidad energética. Sin embargo, el nuevo material de ánodo, basado en nitruro de cobre (Cu3N), permite que el nitrógeno reaccione con iones de fluoruros, extrayendo hasta tres electrones por cada átomo de nitrógeno, aumentando significativamente la capacidad de almacenamiento de energía.

Ventajas de las baterías de estado sólido con iones de fluoruros

Estas nuevas baterías presentan múltiples ventajas en comparación con las baterías de iones de litio convencionales:

• Mayor densidad de energía: Su capacidad volumétrica es tres veces mayor y su capacidad gravimétrica es el doble, lo que permite almacenar más energía en un menor espacio.
• Mayor seguridad: Al ser baterías de estado sólido, eliminan el riesgo de fugas de electrolitos líquidos inflamables, reduciendo la posibilidad de incendios y explosiones.
• Mayor durabilidad: Han demostrado resistencia a decenas de ciclos de carga y descarga, un aspecto clave para su viabilidad comercial.
• Impacto ambiental reducido: Los materiales empleados, como el cobre y el nitrógeno, son más abundantes y menos tóxicos que el litio y el cobalto utilizados en baterías convencionales.

Aplicaciones en vehículos eléctricos y autonomía ampliada

Uno de los principales beneficios de esta tecnología es su aplicación en vehículos eléctricos (EVs). Se estima que, con estas baterías, la autonomía de un EV podría aumentar de 600 kilómetros a 1.200 kilómetros con una sola carga. Este incremento podría eliminar una de las barreras más importantes para la adopción masiva de vehículos eléctricos: la ansiedad por la autonomía.

Desafíos y futuro de la tecnología

A pesar de los avances significativos, aún existen desafíos que deben superarse antes de la implementación comercial en 2035:

• Desarrollo de un cátodo y electrolito sólido compatibles con esta tecnología.
• Optimización de la estabilidad a largo plazo para ciclos de carga y descarga repetidos.
• Escalabilidad y costos de producción para su adopción en la industria automotriz.

El desarrollo de las baterías de estado sólido con iones de fluoruros representa un paso crucial hacia la transición energética y la reducción de la dependencia de combustibles fósiles. Su capacidad mejorada y mayor seguridad podrían revolucionar no solo la industria de los vehículos eléctricos, sino también otros sectores que dependen de almacenamiento de energía de alta densidad. Con la colaboración entre universidades y empresas líderes en tecnología, la posibilidad de una movilidad más limpia, eficiente y sostenible está cada vez más cerca de convertirse en una realidad.

Vía www.nikkei.com