Revolución energética inminente: científicos ingleses crean un material que alarga la vida útil de las baterías

La investigación en torno a la vida útil de las baterías lleva años condicionada por una limitación casi asumida como inevitable: el endurecimiento de los materiales suele ir acompañado de una pérdida de rendimiento. En dispositivos electroquímicos, el paso de un electrolito líquido a uno sólido implica, por norma general, una caída brusca en la conductividad iónica.

Este marco ha marcado el desarrollo de baterías de estado sólido, sensores y sistemas electrónicos que deben funcionar en rangos amplios de temperatura. Sin embargo, un trabajo liderado desde Oxford propone un enfoque distinto que afecta de lleno a la vida útil de las baterías y a la forma en la que se conciben sus materiales internos.

¿Cómo es el material que dispara la vida útil de las baterías?

Durante décadas, la electroquímica ha operado bajo una premisa clara: cuando un electrolito se solidifica, los iones encuentran más obstáculos para desplazarse. El orden estructural del sólido se traduce en menor movilidad y, por tanto, en peor rendimiento. Esta relación ha actuado como un peaje técnico difícil de esquivar en el diseño de baterías más seguras y duraderas.

El estudio desarrollado por la Universidad de Oxford, y publicado en la revista Science, cuestiona esa relación directa entre estado físico y conductividad.

En lugar de intentar que un sólido conduzca «un poco mejor», el equipo ha diseñado materiales en los que el mecanismo de transporte iónico no depende del hecho de estar en fase líquida o sólida.

Este matiz resulta clave para replantear la vida útil de las baterías, ya que elimina uno de los factores que aceleran su degradación.

Electrolitos independientes del estado: así funciona el material creado en Oxford

El núcleo del avance reside en una nueva clase de compuestos conocidos como electrolitos independientes del estado o, en inglés, state-independent electrolytes (SIEs). Se trata de materiales orgánicos diseñados para que los iones sigan moviéndose con fluidez incluso después de solidificarse.

Según explica Paul McGonigal, investigador principal del estudio en la Universidad de Oxford, «al probarlos, nos sorprendió descubrir que el comportamiento no varía en la fase líquida, de cristal líquido y sólida».

Este comportamiento se logra gracias a una arquitectura molecular concreta: un núcleo plano rodeado de cadenas laterales flexibles que reducen las interacciones electrostáticas fuertes entre iones.

En estado sólido, estas moléculas se apilan formando columnas ordenadas, pero conservan zonas internas flexibles. Esas regiones actúan como corredores por los que los iones negativos pueden desplazarse sin que la conductividad caiga de forma abrupta. El resultado es un sólido con un interior dinámico, una característica poco habitual en este tipo de materiales.

El impacto directo en la vida útil de las baterías de estado sólido

Donde este avance adquiere mayor relevancia es en el desarrollo de baterías de estado sólido. En la actualidad, uno de los principales problemas de estos sistemas es la combinación de dos factores: la pérdida de conductividad al solidificarse el electrolito y el mal contacto entre el electrolito sólido y los electrodos.

Un material rígido no se adapta bien a las irregularidades microscópicas del electrodo, lo que genera resistencias internas y acelera la degradación.

La propuesta de los SIEs permite un enfoque diferente: introducir el electrolito en estado líquido para asegurar un buen contacto y, posteriormente, solidificarlo sin penalizar la conductividad. Esta continuidad en el transporte iónico tiene un efecto directo sobre la vida útil de las baterías, al reducir pérdidas y tensiones internas durante los ciclos de carga y descarga.

Además, al mantenerse estable frente a cambios de temperatura, el material contribuye a una mayor regularidad en el rendimiento, otro factor clave para prolongar la vida operativa de los dispositivos de almacenamiento energético.

Aplicaciones de este descubrimiento, más allá de las baterías

Aunque la vida útil de las baterías es uno de los ámbitos más directamente beneficiados, las implicaciones del descubrimiento van más allá. Un electrolito que funciona de forma similar en líquido y en sólido resulta especialmente interesante para tecnologías donde el estado físico del material puede variar con el uso o el entorno.

La doctoranda Juliet Barclay, otra autora del estudio, señala que «hemos demostrado que los materiales orgánicos pueden diseñarse de forma que el movimiento de los iones no se congele al solidificarse».

Esto abre la puerta a dispositivos más seguros y ligeros en campos como la electrónica flexible, los sensores industriales o los dispositivos médicos implantables.

Al separar el rendimiento electroquímico de la rigidez mecánica, los ingenieros ganan margen para diseñar sistemas más estables y con menos riesgos de fugas o cortocircuitos.

Así, en términos prácticos, este cambio de enfoque permite replantear compromisos que hasta ahora se daban por inevitables, y explorar soluciones que antes se descartaban desde la fase inicial de diseño.