El CATL considera elemental el contenido de sal en las baterías de litio-metal
Se dice que las baterías de litio metal desarrolladas por CATL tienen una densidad energética de 500 Wh/kg y una vida útil de 483 ciclos, esto último es el doble que los prototipos anteriores, según la empresa, que lo considera un "paso importante hacia la viabilidad comercial para aplicaciones como los vehículos eléctricos y la aviación eléctrica." Los investigadores se centraron especialmente en el electrolito de la batería de litio metal y, más concretamente, en la concentración de sal LiFSI a lo largo de la vida útil de la batería. Más sobre esto en un momento.
En primer lugar, para poner las cosas en contexto: en las baterías de litio-metal, el material del ánodo a base de grafito se sustituye por litio metálico, lo que reduce el peso y el volumen del ánodo y mejora la eficacia de carga y descarga. Las baterías de litio-metal ofrecen una mayor densidad energética y mayor seguridad que las de iones de litio, pero su comercialización ha fracasado hasta ahora debido, entre otras cosas, a su tendencia a formar dendritas. La corrosión dentro de la batería y el escalado de la producción también se consideran problemas.
CATL acaba de publicar sus hallazgos en la revista especializada "Nature Nanotechnology" bajo el largo título "Application-driven design of non-aqueous electrolyte solutions through quantification of interfacial reactions in lithium metal batteries". En él, el fabricante explica que los trabajos de investigación anteriores en este campo se han centrado principalmente en optimizar las estructuras de solvatación o el electrolito en estado sólido. "Sin embargo, estas baterías se han enfrentado durante mucho tiempo a una disyuntiva entre la densidad energética y la duración del ciclo", resume CATL. Hasta ahora, la investigación no ha logrado cuantificar con precisión el consumo de litio activo y de los componentes del electrolito durante el ciclo, por lo que la razón del rápido desgaste de las baterías de litio-metal sigue sin estar clara.
El CATL afirma haber desarrollado y perfeccionado una serie de métodos analíticos, que ahora han revelado que "contrariamente a las suposiciones anteriores, la causa dominante del fallo de la pila no es la descomposición del disolvente, la acumulación de litio muerto o la alteración del entorno de solvatación, sino el consumo continuo de la sal electrolítica LiFSI". Esta se agota en un 71% al final de la vida útil de la pila. Según el CATL, estos resultados subrayan la necesidad de "considerar la durabilidad del electrolito como un factor crítico para un rendimiento duradero".
La investigación se llevó a cabo en el Laboratorio 21C del CATL, una instalación interna centrada en el desarrollo de tecnologías de baterías de nueva generación. "Vimos una valiosa oportunidad para salvar la distancia entre la investigación académica y su aplicación práctica en las celdas de baterías comerciales", dijo Ouyang Chuying, copresidente de investigación y desarrollo del CATL y subdirector del 21C Lab. "Nuestros hallazgos subrayan que el consumo de sal LiFSI y, lo que es más importante, la concentración global de sal es un determinante fundamental de la longevidad de las baterías".
CATL afirma haber invertido un total de unos 18.600 millones de yuanes (unos 2.280 millones de euros) en investigación y desarrollo en 2024. Según la empresa de baterías, cuenta con más de 43.000 patentes concedidas o solicitadas en todo el mundo.
Sin embargo, existe una fuerte competencia en la investigación de las baterías de metal de litio. Un equipo de investigadores del fabricante surcoreano de baterías LG Energy Solution y del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST) informó recientemente de nuevos avances en el desarrollo de este tipo de baterías, utilizando un electrolito líquido a base de borato-pirano.
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