Aunque los denominados vehículos cero emisiones no queman diésel ni gasolina, los coches eléctricos no son 100% limpios. Eso se debe a su batería, que representa buena parte del peso del vehículo. Esto se debe a que las baterías son dispositivos contienen grandes cantidades de níquel y cobalto, pero también de aluminio, litio, cobre, manganeso y grafito. Si tenemos en cuenta las condiciones de extracción, su refinado y su logística, no parece muy disparatado afirmar que la producción de un coche eléctrico consume bastante energía, pero claro está, las ventajas en su ciclo vital completo son reales, puesto que no necesita combustible.
Pues bien, según los químicos del MIT, como los vehículos eléctricos funcionan con baterías que contienen cobalto, "un metal que conlleva altos costos financieros, ambientales y sociales", este nuevo material para baterías "que podría producirse a un costo mucho menor que las baterías que contienen cobalto", puede conducir electricidad a velocidades "similares" a las de las baterías de cobalto. Además, afirman que la nueva batería también tiene una capacidad de almacenamiento "comparable" y que se puede cargar "más rápido que las baterías de cobalto".
¿Cómo funciona la batería de un coche eléctrico?
La mayoría de los coches eléctricos funcionan con baterías de iones de litio, un dispositivo que se recarga cuando los iones de litio fluyen desde un electrodo cargado positivamente, llamado cátodo, a un electrodo negativo, llamado ánodo. En la mayoría de las baterías de iones de litio, el cátodo contiene cobalto, un metal que ofrece alta estabilidad y densidad energética.
Sin embargo, el cobalto tiene "importantes desventajas" para los investigadores del MIT. Principalmente porque es un metal escaso en la corteza terrestre, por lo que su precio puede fluctuar dramáticamente y, además, gran parte de los depósitos de cobalto del mundo se encuentran en países políticamente inestables. "La extracción de cobalto crea condiciones de trabajo peligrosas y genera desechos tóxicos que contaminan la tierra, el aire y el agua que rodean las minas", advierten los científicos.
Mircea Dincă, profesor de Energía en el MIT y autor principal del estudio: "Creo que este material podría tener un gran impacto porque ya es competitivo con las tecnologías existentes y puede ahorrar muchos costos, molestias y problemas ambientales relacionados con la extracción de los metales que actualmente se utilizan en las baterías".
Alternativas al cobalto
Por todo ello, aunque las baterías de cobalto pueden almacenar mucha energía y "tienen todas las características que interesan a la gente en términos de rendimiento", también afrontan el problema de que, "a medida que la transición a la movilidad eléctrica avance, sin duda se volverá más caro y más escaso”, afirma Dincă. Debido a los "numerosos inconvenientes" del cobalto, se han realizado muchas investigaciones para tratar de desarrollar materiales alternativos para baterías.
Otra opción atractiva son los materiales orgánicos, pero hasta ahora "la mayoría de estos materiales no han podido igualar la conductividad, la capacidad de almacenamiento y la vida útil de las baterías que contienen cobalto", señalan los investigadores. Debido a su baja conductividad, estos materiales normalmente necesitan mezclarse con aglutinantes como polímeros, que les ayudan a mantener una red conductora. Estos aglutinantes, que constituyen, al menos, el 50 por ciento del material total, "reducen la capacidad de almacenamiento de la batería".
Hacia la batería orgánica
Sin embargo, hace unos seis años, el laboratorio de Dincă comenzó a trabajar en un proyecto -financiado por Lamborghini- para desarrollar una batería orgánica que pudiera utilizarse para alimentar coches eléctricos. Pues bien, Dincă y sus estudiantes se dieron cuenta de que un material completamente orgánico que habían creado "parecía ser un fuerte conductor".
Según los investigadores del MIT, este material consta de muchas capas de TAQ (bis-tetraaminobenzoquinona), una pequeña molécula orgánica que contiene tres anillos hexagonales fusionados. Estas capas pueden extenderse hacia afuera en todas direcciones, formando una estructura similar al grafito. Dentro de las moléculas hay grupos químicos llamados quinonas, que son reservorios de electrones, y aminas, que ayudan al material a formar "fuertes enlaces de hidrógeno".
Esos enlaces de hidrógeno hacen que el material sea "muy estable y también muy insoluble". Esa insolubilidad es importante porque evita que el material se disuelva en el electrolito de la batería, como lo hacen algunos materiales orgánicos de la batería, lo que permite "alargar su vida útil".
En concreto, los materiales primarios necesarios para fabricar este innovador cátodo son un precursor de quinona y un precursor de amina, que ya están disponibles comercialmente y se producen en grandes cantidades como productos químicos básicos. Los investigadores estiman que el costo de material para ensamblar estas baterías orgánicas podría ser entre un tercio y la mitad del costo de las baterías de cobalto
Mircea Dincă, profesor de Energía en el MIT y autor principal del estudio: "Uno de los principales problemas de los materiales orgánicos es que simplemente se disuelven en el electrolito y cruzan al otro lado de la batería, creando esencialmente un cortocircuito. Si el material se vuelve completamente insoluble, ese proceso no ocurre, por lo que podemos llegar a más de 2000 ciclos de carga con una degradación mínima”.
Avances técnicos como el desarrollado por el equipo de Dincă en el MIT constituyen un paso hacia la sostenibilidad de la movilidad eléctrica, uno de los apoyos con los que cuenta la humanidad para afrontar la transición energética. Una revolución que, por otro lado, no está exenta de peligros, ya que no debe realizarse a cualquier precio, ya sea humano o ambiental.
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