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Baterías para smartphones: en busca del sucesor del litio

Los smartphones y otros dispositivos tecnológicos han avanzado muchísimo en los últimos años, al igual que ha ocurrido con las baterías. En este sentido, las baterías basadas en el litio dominan en la actualidad y son, con diferencia, las más utilizadas habitualmente. Pero desde hace ya tiempo, los investigadores trabajan intensamente en alternativas al litio, y por buenas razones.

Todo se está volviendo inalámbrico, en red, móvil, portátil... Pero a pesar de esto, se sigue necesitando alimentación eléctrica. Para ello, la mayoría de los dispositivos emplean baterías basadas en litio. Casi siempre son baterías de iones de litio las que alimentan a los smartphones, tabletas, auriculares, relojes y muchos otros dispositivos. Sin embargo, está creciendo el temor de que ante el aumento de la demanda de baterías, en algún momento, empiecen a escasear materias primas importantes como el cobalto o incluso el litio. Por ello, se está investigando cada vez con más fuerza en alternativas para poder llenar esa posible falta de litio.

Las baterías de sodio deben estar calientes

Los investigadores van en busca de la nueva materia prima para las baterías de forma sistemática y comprueban, sobre todo, los elementos del primer grupo de la tabla periódica, ya que estos tienen la capacidad de entregar electrones, el principio básico de las baterías actuales. Además, los átomos deben ser tan ligeros como sea posible, a fin de poder almacenar más energía en comparación con su masa. El candidato sobre el que se tienen puestas más esperanzas es el sodio. Este material tiene propiedades similares a las del litio, lo que condujo a las primeras baterías de sodio-azufre hace unos 50 años. El problema en el uso diario: para que una batería de sodio-azufre tenga un buen rendimiento debe funcionar a temperaturas de unos 300 grados, para evitar ramificaciones en los ánodos (el detalle del principio de funcionamiento lo podéis leer en Golem). Además, el sodio líquido es muy inflamable y difícil de extinguir.

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Las baterías también pueden ser peligrosas/ © AndroidPIT

En cualquier caso, el desarrollo de baterías de sodio que funcionen de forma segura a temperatura ambiente, ya hace tiempo que ha comenzado. Hasta ahora no se ha conseguido el objetivo buscado utilizando la misma estructura que en las baterías de iones de litio, puesto que no se ha encontrado todavía un cátodo adecuado y que tenga un rendimiento apropiado. Para esta parte de la batería el fósforo podría ser un material adecuado. Los correspondientes prototipos deben cargarse muy lentamente - siete horas o más para una batería de un smartphone grande - de lo contrario solo llegan a una fracción de la capacidad. Y esto no suena a algo que vaya a tener pronto una viabilidad comercial.

En lugar de sodio, algunos investigadores están usando magnesio como materia prima para las próximas superbaterías. El magnesio puede liberar dos electrones a la vez y utilizarse en estado puro como ánodo. Sin embargo, la construcción de este tipo de baterías debe ser desarrollada a partir de cero desde el punto de vista químico, ya que las diferencias con respecto a las baterías de litio son demasiado grandes. De todas formas, su potencial es enorme. Una batería de magnesio-azufre tendría, en teoría, cuatro veces la densidad de energía de una celda actual de iones de litio. Aunque solo durante unos pocos ciclos de carga, puesto que el sistema todavía es demasiado frágil. Parece posible que se produzca un gran avance en este sentido, aunque no necesariamente en un futuro próximo.

Opinion by Steffen Herget
¡Ya es hora de que suceda algo en el mundo de la investigación de las baterías!
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Las baterías de iones de aluminio tienen otros problemas. Su densidad de energía de 40 vatios hora por kilogramo es comparable a la de las antiguas baterías de plomo y, por tanto, demasiado justa para los smartphones, tabletas y otros dispositivos modernos. Aun así, los investigadores siguen trabajando en esta línea, porque las baterías de iones de aluminio soportan corrientes de carga muy altas y un gran número de ciclos de carga, hasta el punto de que sería concebible una carga completa de un smartphone en un minuto. Además, el aluminio es barato, y permite emplear un cátodo de grafito. Aunque deberá pasar bastante tiempo hasta que se pueda producir a nivel industrial.

El litio se seguirá usando todavía bastante tiempo

La conclusión es que todavía pasará bastante tiempo hasta que a las baterías de iones de litio tengan una competencia seria, puesto que todas las tecnologías que están actualmente en el punto de mira todavía necesitan un buen tiempo de desarrollo. Además, esto cuesta mucho dinero, y no hay que olvidar que el litio es, simple y llanamente, bastante barato. Además, no es se trata en sí de sacar a los iones de litio del mercado, sino de encontrar una opción mejor o más barata, que sea al menos tan flexible y segura como la tecnología del litio. Cómo será esta solución, sigue siendo una pregunta muy interesante.

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