Vuelco en la industria energética: Japón crea una aleación de magnesio que dura 1300 horas y multiplica por 400 la vida útil de las pilas

Un equipo de investigadores de la Universidad de Tohoku, en Japón, ha desarrollado una aleación de magnesio y estaño capaz de mantener su rendimiento durante más de 1.300 horas en ciclos de carga y descarga continuos de baterías.

El trabajo, publicado en la revista científica ACS Energy Letters en mayo de 2026, establece un nuevo récord para los ánodos de magnesio en baterías de estado sólido y propone un marco de diseño extensible a otros sistemas de almacenamiento energético.

¿Qué aleación de magnesio ha desarrollado la Universidad de Tohoku para las baterías de estado sólido?

Hao Li, profesor distinguido del Instituto Avanzado de Investigación en Materiales (WPI-AIMR) de la Universidad de Tohoku y autor corresponsal del estudio, lideró el equipo junto a Yigang Yan, del Instituto de Nuevas Energías y Tecnología Baja en Carbono de la Universidad de Sichuan.

El trabajo partió de un cribado sistemático de 2.227 compuestos binarios de magnesio para identificar cuál combinación ofrecía la interfaz más estable con el electrolito sólido.

La elección recayó en la aleación Mg20Sn, compuesta por magnesio con un 20% en peso de estaño. Al solidificarse, este material forma dos fases: una matriz que supone el 78,5% del total y una red reticulada que ocupa el 21,5% restante. Esta distribución en red continua resulta determinante para el comportamiento electroquímico del ánodo.

¿Por qué el enfoque japonés sobre las reacciones interfaciales es una novedad en la ciencia de materiales?

El magnesio es un candidato relevante para baterías de próxima generación por su alta capacidad volumétrica de 3.833 mAh/cm³ y porque no genera dendritas, los filamentos metálicos que provocan cortocircuitos en las baterías de litio.

El obstáculo histórico ha sido su reactividad con el electrolito sólido, que forma capas pasivantes capaces de bloquear el transporte de iones y degradar el rendimiento de la celda.

La estrategia habitual consistía en suprimir esas reacciones. El equipo de investigadores de Japón demostró que, con el diseño correcto, pueden resultar beneficiosas. «Las reacciones interfaciales pueden ayudar a las baterías de magnesio de estado sólido a un desempeño mucho más eficaz cuando se guían cuidadosamente en lugar de suprimirse», señaló Hao Li en un comunicado de la Universidad de Tohoku.

La fase Mg₂Sn es la que posibilita ese control. Presenta una energía de formación interfacial de −0,55 J/m² con el electrolito sólido, el valor más negativo entre los cinco sistemas de aleación analizados. Al mismo tiempo, la diferencia de potencial Volta es de +350 mV, lo que activa la reactividad de forma selectiva y controlada.

Los resultados del estudio: 440 veces más corriente y 1.300 horas de ciclado estable

Las pruebas electroquímicas mostraron que la aleación Mg20Sn alcanza una densidad de corriente de extracción máxima de 0,53 mA/cm², frente a los 0,0012 mA/cm² del magnesio puro. La diferencia es de 440 veces en favor de la aleación. En el ciclado prolongado, la celda mantuvo un sobrepotencial inferior a 0,05 V durante más de 1.300 horas, un resultado que los propios autores califican como uno de los mejores registros de ciclado reportados para celdas de magnesio de estado sólido.

El contraste con las otras aleaciones estudiadas es muy notorio. La variante con calcio apenas superó las 60 horas antes de degradarse. La de bismuto llegó a las 600 horas, pero registró un aumento brusco de la polarización en el tramo final. Las de aluminio y lantano se situaron entre las 160 y las 220 horas. En todos los casos, el deterioro se vinculó a la falta de una red de fase secundaria continua o a una diferencia de potencial Volta insuficiente.

¿Qué principios de diseño propone el estudio japonés para futuros ánodos de magnesio?

Además del resultado experimental, el estudio japonés formaliza tres criterios de diseño para ánodos de aleación de magnesio en baterías de estado sólido. La fase secundaria debe conformar una red continua y mecánicamente robusta para distribuir las reacciones interfaciales por toda la microestructura. La diferencia de potencial Volta entre esa fase y la matriz debe ser moderadamente positiva para activar la reactividad de forma controlada.

Según el comunicado de la Universidad de Tohoku en Japón, el conjunto de descriptores identificados (energía de formación interfacial, diferencia de potencial Volta y topología de la red) proporciona un marco de diseño y estudio para otros sistemas de ánodos metálicos heterogéneos en baterías de estado sólido más allá del magnesio.