Cuando el profesor Akira Yoshino estaba desarrollando una nueva tecnología de baterías en su laboratorio a principios de los años ochenta, no creía que fuera mucho.
«En ese momento, pensamos que se usaría principalmente en cámaras de video de 8 mm«, se ríe.
Estaba fuera de lugar. En estos días, nunca está a más de unos metros de una batería de iones de litio, ya que alimentan teléfonos móviles y todo tipo de otros dispositivos electrónicos, desde cepillos de dientes hasta scooters eléctricos.
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En reconocimiento a ese éxito, el profesor Yoshino recibió el Premio Nobel de Química 2019.
ASHAI KASEI
Pero a pesar de las mejoras, incluso las baterías de iones de litio más avanzadas solo pueden almacenar una fracción de la potencia de un peso similar de gasolina o combustible para aviones.
Y eso está frenando las ambiciones para dispositivos aún más pequeños y livianos, y proyectos más ambiciosos como la aviación eléctrica.
Progreso sólido
Las baterías necesitan avanzar, admite el profesor Yoshino, pero afortunadamente, «hay muchos enfoques interesantes».
Y «la batería de estado sólido, creo, es prometedora», dice.
Las baterías de estado sólido pueden almacenar un 50% más de energía que el ion de litio, dice Douglas Campbell, director ejecutivo de Solid Power, un spin-off de la universidad de Colorado.
También son más estables. En las baterías de iones de litio, el gel interior, el electrolito, puede arder.
En 2016, Samsung retiró 2.5 millones de teléfonos Galaxy Note 7 luego de incendios relacionados con sus baterías de iones de litio.
Las baterías de estado sólido reemplazan ese gel con polímeros sólidos o cerámicas menos inflamables.
Pero las baterías que está desarrollando la firma de Campbell aún requieren litio en su forma metálica y eso es un problema porque es un metal duro para trabajar.
Otro problema es que el metal de litio todavía no se fabrica a escala industrial, por lo que obtener suficiente podría ser difícil, según Campbell.
Pero a pesar de esas preocupaciones, las baterías de estado sólido «han tenido un gran avance en la investigación básica, y la investigación y el desarrollo de técnicas de producción en masa están progresando«, dice el profesor Yoshino.
Él cree que podría tomar otros 10 años para que las baterías de estado sólido compitan con el ion de litio en términos de precio.
Ojos en el premio
El gran premio en el mercado son las baterías para autos eléctricos.
El número de vehículos eléctricos en el mundo aumentará a 125 millones para 2030, pronostica la Agencia Internacional de Energía.
La innovación de la batería está «impulsada por lo que está sucediendo en el mercado de vehículos eléctricos», dice Rory McCarthy, analista de la firma de investigación energética Wood Mackenzie.
McCarthy dice que el desafío para el estado sólido y otras tecnologías nuevas es competir con las plantas de iones de litio, que son cada vez más grandes y hacen que sus baterías sean más baratas.
A una nueva fábrica de baterías le lleva entre cuatro y cinco años acercarse a su capacidad total y 10 años para recuperar su dinero, agrega.
Vatios por delante
La tecnología de iones de litio en sí misma no es un callejón sin salida. «Estamos aprendiendo algunos principios nuevos que no habíamos pensado antes», dice el profesor Yoshino.
Eso incluye el movimiento de iones de litio dentro de las baterías. «Pensamos que entendíamos eso», agrega.
Pero ahora los científicos tienen que revisar su comprensión, ya que «no es lo que esperábamos».
«Sí, continúa y nunca termina«, se ríe.
Gene Berdichevsky dice que solo las baterías de iones de litio pueden tener un impacto «significativo» en las baterías en el futuro cercano y estimular la adopción masiva de vehículos eléctricos.
Su compañía con sede en California, Sila Nanotechnologies, está desarrollando baterías de iones de litio que potencialmente pueden ofrecer una mejora del 40% en la densidad de energía.
Lo están haciendo al reemplazar los ánodos de grafito de reemplazo (la parte de la batería donde fluye la corriente) con silicio.
SILA
«Necesitamos una inversión continua e innovación en baterías de iones de litio«, dice.
¿Vuelo eléctrico?
El avión eléctrico de nueve plazas de Eviation es uno de los pioneros de la aviación eléctrica.
EVIATION
Una mejor densidad de la batería podría marcar grandes diferencias en la forma en que vivimos.
Los aviones liberan 500 millones de toneladas de CO2 a la atmósfera cada año. Pero con mejores baterías, los aviones pueden usar energía más limpia y esa revolución ya está en marcha.
El espectáculo aéreo de París de este año vio un prototipo de avión comercial totalmente eléctrico, hecho por la nueva empresa israelí, Eviation.
La aerolínea regional estadounidense Cape Air ha realizado un pedido de dos dígitos. Mientras tanto, Harbour Air de Canadá dijo en marzo que apunta a convertirse en la primera aerolínea totalmente eléctrica del mundo.
Con el 30% de los vuelos de menos de 300 millas, los vuelos de corta distancia deberían ser fáciles de electrificar, dice Wright Electric, una nueva empresa de Los Ángeles.
Y las baterías mucho más densas también podrían electrificar grandes camiones que hoy dependen de combustibles fósiles.
La silla de ruedas de Curt Oswalt depende de las baterías.
CURT OSWALT
Mientras tanto, algunas baterías mejores podrían cambiar sus vidas.
«Tengo una silla todoterreno con seis ruedas«, dice Curt Oswalt, un ex traductor de la fuerza aérea de EE. UU. Que usa una silla de ruedas con batería después de una lesión en 2002.
«Mis baterías comenzaron a funcionar hace aproximadamente dos años«, dice. Una noche, incapaz de dormir, dio un paseo a las 01:00 por su vecindario en el campo de Texas.
«El indicador de mi batería pasó de leer tres cuartos lleno a muerto, en menos de tres segundos«, dice. Varado, tuvo que esperar bajo una farola hasta las 04:30, cuando un sheriff lo encontró y lo ayudó a llegar a casa.
Una falla más reciente de la batería ha significado que no ha podido salir de su casa sin ayuda durante nueve días. «Así que sí», dice, «¡espero mejores baterías!»