Nuevo polímero duplica la vida útil de las baterías del coche eléctrico
Un avance científico para superar el gran cuello de botella de las baterías
Un equipo de investigadores de la Universidad Sungkyunkwan (SKKU) y de la Universidad Nacional de Seúl, en Corea del Sur, ha desarrollado un nuevo polímero híbrido que podría suponer un salto adelante en la fabricación de baterías de iones de litio para vehículos eléctricos. El hallazgo permite construir electrodos más gruesos —y por tanto capaces de almacenar más energía— sin comprometer la durabilidad de la celda, utilizando además las líneas de producción ya existentes en la industria.
El proyecto, liderado por el profesor Ki-Jae Kim, del Departamento de Ciencia de la Energía de la SKKU, junto al equipo de investigación de Jang Wook Choi, se ha centrado en resolver uno de los principales obstáculos técnicos para aumentar la capacidad de las baterías: el comportamiento del aglutinante o binder, el material que mantiene unidos los componentes internos del electrodo.
El problema del aglutinante convencional
En la mayoría de baterías actuales se emplea fluoruro de polivinilideno (PVDF) como aglutinante. Sin embargo, cuando se fabrican electrodos gruesos —necesarios para almacenar más energía y ofrecer mayor autonomía—, este material tiende a desplazarse hacia la superficie durante el secado. Esto provoca grietas y desprendimientos que debilitan la estructura del electrodo, dificultan el movimiento de los iones de litio y aceleran el deterioro de la batería.
Para resolver esta limitación, el equipo coreano diseñó un aglutinante híbrido de doble acción, denominado DHP, que combina dos polímeros con propiedades complementarias: el elastano o spandex, por su elevada elasticidad, y el ácido poliacrílico (PAA), que ofrece una fuerte capacidad de interacción con los materiales del electrodo.
La combinación de elastano y ácido poliacrílico permite mantener la integridad estructural incluso en electrodos de gran espesor, evitando grietas y mejorando tanto la resistencia mecánica como el transporte de iones de litio.
Resultados: el doble de vida útil
Las pruebas de laboratorio confirmaron que el nuevo polímero prácticamente duplica la fuerza de adhesión respecto a los aglutinantes convencionales basados en PVDF. Además, durante los primeros ciclos de carga y descarga se genera de forma espontánea una interfaz entre el litio y el PAA que facilita un transporte más rápido y uniforme de los iones dentro del electrodo, mejorando el comportamiento electroquímico general de la celda.
El equipo validó la tecnología fabricando celdas comerciales de gran capacidad en formato tipo pouch, similares a las empleadas en aplicaciones industriales. Los resultados muestran una diferencia notable: las baterías con aglutinantes tradicionales sufrieron una fuerte pérdida de capacidad y dejaron de funcionar tras aproximadamente 95 ciclos de carga y descarga, mientras que las que incorporaban el nuevo polímero conservaron el 86,8% de su capacidad inicial después de superar los 200 ciclos, más del doble de vida útil.
Potencial para la industria de la automoción eléctrica
Uno de los aspectos más relevantes del desarrollo es su viabilidad industrial. Los investigadores destacan que la tecnología puede incorporarse a los procesos actuales de fabricación mediante técnicas húmedas, sin necesidad de modificar las líneas de producción ni invertir en nuevos equipos. Esto permitiría a los fabricantes de baterías producir celdas de mayor capacidad aprovechando la infraestructura ya existente, reduciendo los costes asociados a la adopción de nuevas tecnologías.
Según explicó Ki-Jae Kim, hasta ahora el aumento del grosor y tamaño de los electrodos estaba limitado por los problemas derivados de los aglutinantes convencionales y del propio proceso de fabricación, lo que restringía el rendimiento de las baterías. El investigador subrayó que la combinación de las propiedades del elastano y del ácido poliacrílico ha permitido superar esta barrera, y señaló que la nueva tecnología resulta especialmente atractiva para la industria porque puede implantarse en las líneas de producción actuales sin recurrir a los procesos de fabricación en seco que están emergiendo como alternativa para las baterías de nueva generación.
Si estos resultados se confirman a escala industrial, el desarrollo podría representar un paso importante hacia baterías de vehículo eléctrico con mayor autonomía y una vida útil considerablemente más larga, dos de los factores que más influyen en la decisión de compra de los consumidores y en la sostenibilidad del sector del transporte electrificado.