Viernes, 18 de Diciembre de 2015 12:34

Una bater�a experimental basada en nanomateriales duplica la duraci�n de las empleadas en los m�viles

Antonio Mart�n
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La investigadora Noelia Moreno muestra la pila experimental de litio y azufre. La investigadora Noelia Moreno muestra la pila experimental de litio y azufre. A. M.

Este acumulador de energ�a, desarrollado en el laboratorio por la UCO con ayuda de la Universidad de Roma La Sapienza, es m�s seguro que prototipos precedentes

Muchos de los dispositivos m�viles que inundan hogares y centros de trabajo funcionan gracias a bater�as recargables denominadas de ion de litio. Sin embargo, a pesar de su eficiencia, estas bater�as pueden tener los d�as contados. En diferentes laboratorios del planeta se est�n preparando sus sustitutas, m�s duraderas y seguras que previsiblemente est�n disponibles a la vuelta de pocos a�os. Las alternativas vienen de la mano de elementos bastante disponibles en la naturaleza, el litio y el azufre. Para que lleguen a la vida cotidiana, a�n hay una serie de obst�culos en estos acumuladores de energ�a que los qu�micos tratan de superar. Investigadores de la Universidad de C�rdoba (UCO) han conseguido dar un paso adelante en la consecuci�n de la deseada bater�a de litio y azufre utilizable a gran escala al desarrollar un prototipo que duplica la duraci�n de los actuales dispositivos de generaci�n de energ�a y que ofrece mayor seguridad que los desarrollos hasta ahora alcanzados.

Muchos dispositivos el�ctricos no necesitan conectarse a la corriente el�ctrica para funcionar. Es algo maravilloso, porque permite movilidad. Movilidad a la hora de comunicarse por tel�fono, o para redactar un informe en un port�til fuera de la oficina. Lo hacen gracias a un invento de un milan�s, Alesssandro Volta. Su pila voltaica fue el primer intento humano por almacenar energ�a a partir de procesos qu�micos controlados. En 1800, cuando la present� a la Royal Society de Londres, el inventor it�lico emple� cobre y cinc. Dos siglos despu�s, las celdas de energ�a se basan en otros elementos. La pila de litio y azufre parece ser el acumulador m�s prometedor en la actualidad. Sin embargo, su desarrollo se topa con varias dificultades: hay que mejorar la conductividad del azufre, hay que conseguir evitar la disoluci�n de un subproducto llamado polisulfuro de litio en el electrolito y reducir la reactividad del litio que puede provocar problemas de seguridad en la bater�a. �Puesto que hay alternativas viables a la resoluci�n de estos problemas, en un futuro cercano esta nueva bater�a mejorar� las prestaciones de nuestros electr�nicos: tel�fonos m�viles, ordenadores port�tiles... y har� m�s competitivos a los veh�culos el�ctricos�, resume el catedr�tico Juli�n Morales, responsable del grupo de investigaci�n de Qu�mica Inorg�nica que ha desarrollado esta celda.

El experimento
Los cient�ficos de la UCO han creado de forma experimental bater�as de litio y azufre que aportan una soluci�n al problema de la seguridad. �El litio met�lico es muy interesante para el desarrollo de bater�as, pero lamentablemente tambi�n es muy reactivo�, explica Noelia Moreno, que el viernes 18 de diciembre de 2015 ha defendido en la Universidad de C�rdoba su tesis doctoral en el que est� inserto este trabajo de investigaci�n. Los investigadores emplearon una fuente de iones de litio alternativa en una nanoestructura que combinaba esta�o y carbono. Para comprobar si la bater�a era eficiente, se dise�aron y ensayaron prototipos conjuntamente con la Universidad de Roma La Sapienza. Los resultados de esta propuesta han sido publicados recientemente en la revista cient�fica Chemical Communications. Esta investigaci�n ha sido financiada por el Ministerio de Econom�a y Competitividad, a trav�s de su programa de ayudas para proyectos de investigaci�n fundamental (MAT2011-27110).


En una bater�a se genera una corriente el�ctrica gracias a la existencia de dos polos llamados �nodo y c�todo, que intercambian iones en un circuito. En este proceso constante, hasta que se agota el intercambio, se puede aprovechar la energ�a para hacer funcionar un aparato el�ctrico. En las bater�as de litio y azufre, el litio funciona de �nodo, mientras que el azufre toma el papel de c�todo. Para solventar el problema de la conductividad del azufre que actualmente presentan las bater�as basadas en este elemento, esto es, para que el movimiento de iones sea fluido en el circuito, los qu�micos de la UCO han empleado tambi�n en su propotipo otra estructura mixta: el azufre se recubr�a con una red nanom�trica y ordenada de carbono. Los qu�micos de la Universidad de C�rdoba han estudiado c�mo extender la malla lo m�ximo posible y c�mo de porosa deb�a ser para hacer posible el proceso electroqu�mico entre el litio y el azufre lo m�s eficiente posible.

El futuro
El catedr�tico Juli�n Morales advierte que estas nuevas bater�as pueden ayudar no s�lo a que los m�viles duren m�s que un d�a, como ocurre actualmente. �Tambi�n los veh�culos el�ctricos se beneficiar�n de manera extraordinaria con el uso de estas bater�as. La autonom�a que proporcionan las bater�as de ion de litio similares a las de los dispositivos m�viles es limitada, entre 150 y 200 kil�metros, antes de volver a cargar el veh�culo. Si logramos desarrollar bater�as de litio y azufre, podr�amos desplazarnos con estos veh�culos hasta 600 kil�metros, cerca de los repostajes de los motores de combusti�n�, aventura. Sin embargo, esa perspectiva a�n es un futurible. �A�n queda tiempo para que estos prototipos lleguen a la industria, pero estamos trabajando en ello�, subraya la doctora Moreno.

Noelia Moreno, Marco Agostini, �lvaro Caballero, Juli�n Morales and Jussef Hassoun. �A long-time lithium ion sulfur battery exploiting high performance electrodes�. Chemical Communications. Issue 77, 2015, 14540-14542. DOI: 10.1039/C5CC05162B