El impacto de las tecnologías destinadas a potencializar las energías renovables es cada vez más grande, especialmente cuando se habla de la revolución energética en la industria del transporte. Con los nuevos avances se busca alcanzar una densidad energética elevada, de la mano con el aprovechamiento adecuado de las materias primas y la reducción de costes. Ejemplo de lo anterior son las baterías de litio-azufre, de las que te hablaremos a lo largo de este artículo de Futuro Eléctrico.
Tabla de contenidos
¿Qué son las baterías de litio-azufre?
Las baterías de litio-azufre son, como mencionamos en la introducción de este artículo, una de las grandes innovaciones dentro del mercado de las energías renovables. El desarrollo de este tipo de baterías se ha dado desde el año 2004, gracias al esfuerzo de la empresa británica OXIS Energy, aunque, vale destacar, que hasta hace unos pocos años los estudios sobre esta tecnología se han intensificado.
Estas son un tipo de baterías químicas que cuentan con una elevada capacidad específica del cátodo de azufre 8, cantidad que alcanza a ser 8 veces mayor que la de los materiales propios de los modelos tradicionales; el azufre actúa como elemento catalizador, teniendo en cuenta que es un material mucho más económico, abundante y sostenible.
Esta característica en particular es la que les permite almacenar una cantidad de energía superior ─considerando el bajo peso de la batería─; debido a esto, se ofrece una mayor autonomía, al igual que costes menores.
El desarrollo más eficiente de estas tecnologías sería la esperanza para muchas industrias que aprovechan a las energías renovables, como la de los coches y camiones eléctricos, la industria aeronáutica y la industria de los teléfonos móviles.
¿Por qué el azufre? El elemento clave para esta innovación
No hay ninguna duda de que la clave para fabricar las baterías de litio-azufre está en este último elemento: el azufre, un material barato y abundante. Estas dos características son la razón de peso por las que ha sido elegido como una de las opciones más relevantes dentro de la industria de producción de baterías y el camino hacia la sostenibilidad.
Teniendo en cuenta lo anterior y gracias a la implementación del material, los desarrolladores podrían crear baterías en grandes cantidades y con mayor rapidez.
La unión de los dos elementos (litio-azufre) permite superar a las baterías tradicionales de iones de litio mediante el aumento de la densidad energética, ya que así se puede almacenar casi el doble de energía que lo que lograría una batería con el mismo peso.
Cómo funcionan las baterías de litio-azufre
Al hablar del funcionamiento de las baterías de litio-azufre se debe mencionar que estas funcionan de una manera muy parecida a como lo hacen las baterías tradicionales; la diferencia más grande realmente se encuentra en la reacción química que se produce en ellas y los materiales utilizados.
Este tipo de baterías aprovecha la diferencia de carga eléctrica de dos electrodos, al igual que el paso de iones de uno al otro para realizar los ciclos de carga y descarga. El polo positivo es de litio metálico (ánodo), mientras que el negativo (cátodo) es de azufre. Tanto el ánodo como el cátodo se separan por una capa de material inerte.
En lo que respecta al catalizador, las baterías de litio-azufre utilizan electrolitos, los cuales son los encargados de permitir el paso de iones entre los electrodos a medida que suceden los procesos de carga y descarga.
Frente a lo anterior, en los últimos años se ha trabajado en disminuir una de las desventajas más grandes de estas baterías: la degradación rápida del cátodo de azufre y la corrosión del ánodo de litio, lo que disminuye la vida útil de la batería. Para solucionarlo se ha empezado a trabajar con un electrolito más seguro que proteja el metal del litio.
Ventajas de las baterías de litio-azufre sobre otras baterías para coches eléctricos
A pesar del lento avance de las baterías de litio-azufre, la esperanza en estas herramientas se mantiene latente, teniendo en cuenta que ofrecen ventajas muy interesantes para el mercado de coches eléctricos. Entre los principales beneficios de este tipo de baterías se encuentran:
- Mejor autonomía. Las baterías de litio-azufre alcanzan mayores niveles de densidad energética que la que tienen las baterías de níquel, manganeso o cobalto, las cuales son las más empleadas hoy en día. Gracias a esto y bajo igualdad de condiciones de peso y volumen, las baterías tiene la posibilidad de multiplicar la autonomía de los coches eléctricos.
- Mayor sostenibilidad. Ya que no usan ni el níquel, ni el manganeso o el cobalto, las baterías de esta clase pueden reducir la huella de carbono en un 60% con respecto a las baterías actuales.
- Permiten el desarrollo de vehículos más ligeros, que mejorar la carga útil e implementan nuevos modos de detección.
- Las baterías de litio-azufre pueden producirse localmente en Estados Unidos e Europa, lo que reduce la dependencia de otros países para la consecución de materias primas. Esto reduciría —a largo plazo— los costes de producción y comercialización de vehículos eléctricos.
El potencial de las baterías de litio-azufre
No hay duda alguna de que gran parte del potencial de las baterías de litio-azufre se concentra en el mejoramiento de las características de los coches eléctricos. Esto debido a que a través de ellas se pueden alcanzar niveles mucho más altos de autonomía, sin necesidad de aumentar el peso de las baterías, así como tampoco el volumen y los costes.
Por otro lado, son baterías que proporcionarán mejores niveles de fiabilidad, ya que son mucho más ligeras, lo que, entre otras cosas, permite que sufran menos fallas, requiriendo menos mantenimiento.
Ahora bien, es necesario mencionar que las baterías de litio-azufre aún deben superar un importante reto: cuentan con una vida útil extremadamente baja que se le atribuye al rápido desgaste interno por las reacciones químicas. Se ha comprobado que ni siquiera los mejores modelos superan los 100 ciclos, antes de empezar el proceso de desgaste. Además, son baterías muy difíciles de crear porque es supremamente difícil controlar sus elementos químicos dentro de la cadena de producción.
A pesar de todo lo anterior, esta tecnología sigue siendo una buena opción, teniendo en cuenta que hay varias empresas y estudios trabajando en controlar la rápida degradación de estas herramientas con técnicas como la utilización de jaulas porosas de grafeno para cubrir el cátodo, lo que aumenta la durabilidad. Este experimento es realizado por la compañía Lyten. Gracias a ello, se espera que los primeros productos comercializables estén listos para el 2025.
Palabras finales
A modo de conclusión, vale decir que hoy en día hay muchas apuestas prometedoras para el desarrollo de las baterías de litio-azufre, buscando siempre la minimización de la pérdida del azufre y el deterioro controlado de la superficie y reacción del polo negativo.
Y tú, ¿habías escuchado sobre estas baterías? ¿crees que su desarrollo es verdaderamente prometedor? ¡Te leemos!