La próxima generación de baterías podría ser orgánica y sin cobalto para obtener energía duradera
La demanda de baterías recargables de iones de litio está creciendo como consecuencia del cambio a fuentes de energía más ecológicas. Sin embargo, sus cátodos suelen contener cobalto, un metal cuya extracción tiene elevados costes medioambientales y sociales. Ahora, los investigadores de ACS Central Science informan de la evaluación de un material catódico basado en carbono y abundante en la Tierra que podría sustituir al cobalto y a otros metales escasos y tóxicos sin sacrificar el rendimiento de las baterías de iones de litio.
En la actualidad, las baterías de iones de litio lo utilizan todo, desde teléfonos móviles y ordenadores portátiles hasta vehículos eléctricos. Uno de los factores que limitan el cambio mundial a la energía producida por fuentes renovables -sobre todo para la transición de los coches de gasolina a los eléctricos- es la escasez y dificultad de extracción de los metales, como el cobalto, el níquel y el magnesio, utilizados en la fabricación de cátodos de pilas recargables. Investigadores anteriores habían desarrollado cátodos a partir de materiales con carbono más abundantes y baratos, como compuestos organosulfurados y carbonílicos, pero esos prototipos no podían igualar la producción de energía y la estabilidad de las baterías de iones de litio tradicionales.
Así que Mircea Dincă y sus colegas querían ver si otros materiales de cátodo basados en el carbono podían tener más éxito. Puede que hayan encontrado un buen candidato en la bis-tetraaminobenzoquinona (TAQ). Las moléculas de TAQ forman estructuras sólidas estratificadas que pueden competir con el rendimiento de los cátodos tradicionales de cobalto.
Basándose en su trabajo anterior, que demostró la eficacia de la TAQ como material para supercondensadores, el equipo de Dincă probó el compuesto en un cátodo para baterías de iones de litio. Para mejorar la estabilidad de los ciclos y aumentar la adherencia del TAQ al colector de corriente de acero inoxidable del cátodo, añadieron al cátodo TAQ materiales que contenían celulosa y caucho. En la prueba de concepto realizada por los investigadores, el nuevo cátodo compuesto funcionó con seguridad más de 2.000 veces, proporcionó una densidad energética superior a la de la mayoría de los cátodos de cobalto y se cargó y descargó en sólo seis minutos. Los cátodos basados en TAQ deben someterse a más pruebas antes de salir al mercado, pero los investigadores son optimistas y creen que podrían crear las baterías de alta energía, larga duración y carga rápida necesarias para acelerar la transición mundial hacia un futuro de energías renovables sin cobalto ni níquel.
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