Bombazo inminente en el sector energético: investigadores coreanos evitan el riesgo de que las baterías de litio exploten

Las baterías de litio pasaron a ser el estándar en vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía, pero su evolución sigue condicionada por desafíos técnicos que afectan tanto al rendimiento como a la seguridad. Así, la necesidad de aumentar la capacidad sin comprometer la estabilidad impulsa nuevas líneas de investigación en materiales y diseño de electrodos.

En este contexto, un equipo académico asiático ha presentado una propuesta que redefine la forma en la que se gestiona el movimiento de los iones dentro de estas baterías, un aspecto crítico para evitar fallos internos. La investigación plantea una arquitectura distinta que podría marcar un punto de inflexión en el desarrollo de la próxima generación de acumuladores.

Un nuevo enfoque para mejorar la seguridad de las baterías de litio y que no exploten

Tras este avance se encuentra un equipo de la Universidad POSTECH, en Corea del Sur, cuyo trabajo fue publicado en la revista científica Energy & Environmental Science.

El estudio describe una tecnología de batería capaz de ofrecer mayor capacidad de almacenamiento energético y, al mismo tiempo, reducir el riesgo de sobrecalentamiento y explosión asociado a las baterías de litio de alta densidad.

La clave está en un ánodo híbrido de nueva generación que emplea un campo magnético externo para regular el transporte de los iones de litio.

Este control permite frenar la formación de estructuras internas que suelen desencadenar cortocircuitos y fallos críticos, uno de los principales obstáculos en el uso de litio metálico como material activo.

¿Qué son las dendritas y por qué son un problema para este tipo de baterías?

Uno de los mayores riesgos en las baterías de litio es la aparición de dendritas, formaciones cristalinas con forma de aguja que crecen durante los ciclos repetidos de carga y descarga.

Estas estructuras pueden atravesar el separador interno de la batería y provocar un cortocircuito, con el consiguiente riesgo de incendio o explosión.

El litio metálico ofrece una capacidad teórica muy superior a la de los ánodos de grafito convencionales, pero su inestabilidad ha limitado su implantación comercial. La supresión de las dendritas se considera un requisito imprescindible para avanzar hacia baterías más potentes y seguras, especialmente en vehículos eléctricos y almacenamiento a gran escala.

Magnetismo aplicado al control interno de las baterías

El equipo de POSTECH desarrolló una estrategia denominada conversión magnética, basada en la aplicación de un campo magnético externo sobre ánodos de ferrita de manganeso, un material ferromagnético.

Durante el funcionamiento de la batería, este material genera nanopartículas metálicas que responden al campo magnético y se alinean dentro del electrodo.

Este fenómeno permite distribuir de forma uniforme el flujo de iones de litio en la superficie del ánodo. Además, la llamada fuerza de Lorentz actúa sobre las partículas cargadas en movimiento, favoreciendo un transporte homogéneo. El resultado es una deposición de litio más compacta y regular, sin concentraciones localizadas que den lugar a dendritas peligrosas.

Más capacidad y estabilidad para las baterías de litio

Por último, cabe aclarar que el nuevo ánodo funciona como un sistema híbrido que almacena litio tanto en la matriz del óxido como en forma de litio metálico depositado en la superficie.

Gracias a esta doble vía, la capacidad energética alcanza valores hasta cuatro veces superiores a los de los ánodos de grafito utilizados actualmente en las baterías de litio comerciales.

Los ensayos demostraron una eficiencia coulómbica superior al 99 % durante más de 300 ciclos de carga y descarga, un indicador de estabilidad a largo plazo. Según el profesor Won Bae Kim, responsable del proyecto, «este enfoque aborda de forma simultánea la inestabilidad y la formación de dendritas, los dos principales problemas de los ánodos de litio metálico».