La reducción del consumo de combustibles fósiles pasa, en parte, por el desarrollo de más vehículos eléctricos. Si a ello le sumamos que cada vez hay más dispositivos electrónicos diseñados para trabajar sin cables, podemos entender por qué la industria de las baterías de litio tiene cada vez más relevancia. Nuestro día a día depende en cierto modo de ellas.
Hay muchos tipos de baterías, pero las baterías de litio son las que más ampliamente se utilizan, por su eficiencia y su amplia capacidad de carga. Desgraciadamente, no son todo ventajas, pues el litio es un metal que se encuentra disponible en muy pocos lugares del mundo y su obtención implica la deforestación y destrucción de ecosistemas. Si queremos reducir el consumo de combustibles fósiles, debemos buscar alternativas que no dañen el planeta por otra vía.
Por eso, muchos científicos dedican su investigación al desarrollo de alternativas a las baterías de litio. Es precisamente el caso de un equipo de científicos de la Universidad de Córdoba, cuyos resultados se han publicado recientemente. Han logrado obtener una batería basada en elementos mucho más limpios y accesibles, como el sodio y el azufre. Ahora bien, además de ser más amigable con el medio ambiente, ¿qué tal funciona esta batería?
Empecemos por el principio: así funcionan las baterías de litio
Antes de pasar al sodio y el azufre, es importante saber cómo funcionan las baterías de litio. En general, una batería, como una pila, funciona gracias a la formación de una corriente eléctrica entre dos electrodos. El negativo se conoce como ánodo y el positivo como cátodo. La corriente de electrones pasa a través de un electrolito, que actúa como puente. Normalmente el cátodo y el ánodo están compuestos por un metal que pierde los electrones y otro que los recibe. Pero hay un problema: llega un momento en el que se agotan. ¿A quién no se le han gastado unas pilas alguna vez?
Las baterías de litio, en cambio, pueden recargarse, lo cual supone una gran ventaja. Pero, además, son muy eficientes. Estas se basan en que el litio es el elemento de la tabla periódica que más fácil cede electrones. Cuando los pierde, se oxida, de modo que se forma un ión de litio con una carga positiva. Este puede recuperar luego el electrón para volver a su forma estable. Y esa es la principal ventaja de las baterías de litio.
Normalmente, en su cátodo tienen óxido de cobalto y en su ánodo puede haber varias opciones, pero a menudo se tratar de un material similar al grafito, llamado coque. El litio puede encontrarse en ambos electrodos, junto a estas sustancias. No obstante, la reacción comienza en el ánodo. Cuando se da una pequeña descarga de corriente, el átomo de litio en el ánodo se excita y pierde un electrón, dando lugar al ión de litio. Los iones de litio viajan a través del electrolito, mientras que los electrones que se van perdiendo forman una cadena por la parte externa de la batería. Esa corriente de electrones es la que proporciona la electricidad necesaria para el funcionamiento de coches o dispositivos electrónicos.
Ahora bien, ¿qué ocurre cuando se agota la batería porque ya no hay más litio para excitar? No hay problema. El proceso puede generarse totalmente al contrario.
Cuando conectamos la batería de litio a la corriente eléctrica, los electrones suministrados por esta entran en el circuito externo y llegan al cátodo, donde se encontraban todos los iones de litio. Estos recuperan su electrón perdido y pueden volver al cátodo para comenzar un nuevo ciclo.
No todo son ventajas, pero hay alternativas
Ya hemos visto que la obtención del litio no es nada buena para el medio ambiente. Pero esa no es la única desventaja de las baterías de litio. También contienen otras sustancias que pueden ser muy tóxicas cuando se desechan.
Por eso, los científicos de la Universidad de Córdoba han buscado una alternativa basada en el azufre y el sodio. Su funcionamiento es sencillo. En el cátodo hay solo azufre y en el ánodo sodio. Ambos son elementos seguros, limpios y muy fáciles de obtener. En principio se presentaba un reto, ya que el átomo de sodio es mucho más grande que el de litio y eso hacía mucho más complicado su movimiento hacia el cátodo. No obstante, este problema se solucionó con la adición en el cátodo de una estructura metálica y orgánica (MOF) basada en hierro. Este tipo de estructuras tienen multitud de aplicaciones, ya que su porosidad las convierte en grandes adsorbentes. Pueden atraer muchos elementos hacia ellas y, en este caso, es útil, porque facilita el movimiento de los iones de sodio hacia el cátodo y su almacenamiento para usos posteriores.
Las primeras pruebas de esta alternativa a las baterías de litio han arrojado resultados muy positivos. Se ha visto que soportan 2.000 ciclos de carga. Si una persona carga su teléfono móvil cada 3 días, supondría 120 cargas al año, por lo que la batería duraría 15 años. Muchísimo más que la mayoría de las que utilizamos hoy en día.
Por lo tanto, si esto se consigue llevar a gran escala, tendríamos una opción eficiente y limpia para los móviles o los coches eléctricos del futuro. Sin duda, tiene buena pinta, aunque habrá que esperar para ver cómo evoluciona.
