Premio Nobel de Química 2019 al desarrollo de las baterías de ion de litio

Estas baterías recargables y ligeras las usamos actualmente para todo, ya sea para cargar un teléfono móvil o un vehículo eléctrico. Además, son capaces de almacenar una cantidad significativa de energía procedente de plantas solares o aerogeneradores, algo que nos acerca todavía más a una sociedad libre de combustibles fósiles. Ahora, los científicos John Goodenough, Stanley Whittingham y Akira Yoshino acaban de recibir el premio Nobel de Química 2019 por sus aportes para el desarrollo de dichas baterías.

Un futuro sin combustibles fósiles

Un futuro sin combustibles fósiles

Las baterías de ion de litio se usan en millones de dispositivos de todo tipo y fue la crisis del petróleo la que impulsó la búsqueda de nuevas formas de energía libre de combustibles fósiles.

Ilustración: Johan Jarnerstad/ The Royal Swedish Academy of Sciences

Baterías de litio

Las baterías de ion de litio se usan en todo el mundo para alimentar todo tipo de dispositivos electrónicos: desde teléfonos móviles hasta ordenadores portátiles, relojes inteligentes y hasta fiambreras electrónicas. Además, este invento revolucionario ha permitido el desarrollo de los automóviles eléctricos de largo alcance, un medio de transporte inimaginable hace unas décadas, y que hace posible el almacenamiento y el transporte de la energía procedentes de fuentes renovables, como la energía solar y la eólica. En definitiva, actualmente, son una pieza clave en nuestra carrera hacia una sociedad libre de combustibles fósiles.

A pesar de su ubicuidad y actualidad, las bases que han permitido el desarrollo de estos dispositivos se sentaron durante los años 70. El químico angloestadounidense Stanley Whittingham, de la Universidad de Binghamton, trabajó durante esta década en el desarrollo de métodos que pudiesen desembocar en tecnologías libres de de combustibles fósiles. Mientras investigaba con materiales superconductores, descubrió uno capaz de almacenar una gran cantidad de energía, el cual utilizó para crear un nuevo cátodo que probó en una batería de litio. Lo fabricó con disulfuro de titanio, un compuesto que, a nivel molecular, crea un espacio que puede almacenar iones de litio intercalados.

Inicios demasiado explosivos

El ánodo de la batería estaba elaborado parcialmente de litio metálico, un material con una gran capacidad para albergar electrones. Esto dio como resultado una batería con un gran potencial, capaz de almacenar algo más de dos voltios. Sin embargo, el litio metálico es reactivo y la batería era demasiado explosiva para ser viable.

El resultado de los estudios fue una batería muy ligera y resistente que, además, podía cargarse cientos de veces antes de deteriorarse.

John Goodenough, físico estadounidense experto en ciencia de los materiales, predijo que el cátodo tendría un potencial aún mayor si se elaborara usando un óxido metálico en lugar de un sulfuro metálico. Después de una búsqueda sistemática, en 1980 demostró que el óxido de cobalto con iones de litio intercalados puede producir hasta cuatro voltios, un descubrimiento que significó un avance importante y conduciría a la fabricación de baterías mucho más potentes.

En 1985, el químico de la Universidad Meijo, Akira Yoshino ,creó la primera batería de iones de litio comercialmente viable. En vez que utilizar litio reactivo en el ánodo, empleó coque de petróleo, un material de carbono que, igual que el óxido de cobalto, puede intercalar iones de litio .

3 investigaciones, un resultado final

El resultado de las tres investigaciones fue una batería ligera y resistente que podía cargarse cientos de veces antes de que su rendimiento se deteriorara. La ventaja de las baterías de iones de litio es que no se basan en reacciones químicas que afectan a los electrodos, sino en iones de litio que fluyen de un lado a otro entre el ánodo y el cátodo.

Desde su aparición en el mercado en 1991, las baterías de ion de litio han revolucionado nuestras vidas, han sentado las bases de una sociedad sin cables y libre de combustibles fósiles.

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