Las baterías son el corazón latente de nuestra sociedad moderna. Desde nuestros teléfonos móviles hasta los coches eléctricos, dependemos de estas cajas de energía compactas para mantenernos conectados y en movimiento. Todavía, eso sí, tenemos que hacer mejoras para conseguir que las baterías de litio ofrezcan mayor autonomía. Y cualquier mejora podría ser ese último impulso que necesitan. Ahora unos científicos alemanes han descubierto cómo ampliar la autonomía de las baterías de litio usando rayos X.
La pura verdad sobre las baterías de litio
Aunque se ha explicado en muchas ocasiones cómo funciona una batería de litio, lo cierto es que lo que sabemos está basado inicialmente en teorías sobre cómo funcionan las cosas a nivel atómico. Sabemos que una batería puede almacenar energía porque lo hemos experimentado. En base a eso, se crean modelos teóricos sobre cómo se comportan los electrones, que luego se corresponden con la práctica. Pero nadie ha viajado dentro de un electrón. Es más, prácticamente nadie ha visto lo que sucede dentro de una batería como para poder describir en primer persona lo que ocurre.
Los modelos encajan, y sabemos que en cierto nivel funcionan. Pero nuestra comprensión está limitada, al menos de momento. No obstante, han encontrado una forma de usar rayos X para ver lo que ocurre dentro de las baterías.
Rayos X para estudiar las baterías
Marie Curie y su marido descubrieron cómo utilizar los rayos X para poder ver los huesos. Aquello les costó la vida a la larga, pero permitió un avance inmenso a nivel médico y científico. No haría falta ser demasiado listo para que a alguien se le ocurra que utilizar los rayos X podría ser útil para ver dentro de una batería.
El problema es que para ver dentro de una batería se necesita una fuente de rayos X diferente a la necesaria para ver los huesos, una especialmente brillante. Hasta ahora, la única fuente disponible de este tipo se encontraba en los aceleradores de partículas, infraestructuras de unos 100 metros de longitud que hoy por hoy se están utilizando para cosas más prácticas y fundamentales que para observar baterías con objetivos comerciales.
No obstante, un grupo de empresas alemanas están trabajando en conjunto para desarrollar una fuente de rayos X que tenga el tamaño de una habitación, a base de tecnología láser, de forma que sea algo mucho más práctico y viable para fabricantes y empresas dedicadas a la producción y desarrollo de baterías. El proyecto se denomina XProLas, y está liderado por compañías como Trumpf, Cellforce y BASF, pero con participación también de Amphos, Active Fiber Systems, Bruker, Excillum, Ushio Germany, Viscom, de la Universidad de Hanover y de los Fraunhofer Institutes en Aachen y Jena.
Conociendo las baterías a fondo
El poder visualizar cómo se comportan las baterías en funcionamiento permitiría a los fabricantes entender cómo mejorarlas. Por ejemplo, se podría monitorizar el proceso de carga y descarga pudiendo detectar modificaciones que mejoren el rendimiento de estas, y no actuando solo por ensayo y error basándose en análisis teóricos.
Además, aunque para el cátodo de las baterías se utilizan materiales que son más o menos conocidos, lo cierto es que la composición final del cátodo solo se puede conocer con precisión usando rayos X. De estas forma se podrá experimentar con mucho más detalle qué materiales tienen mejor o peor rendimiento, y se podrá entender realmente el por qué, sabiendo la composición en elementos de esos materiales y las proporciones de cada uno.
El objetivo final es que el desarrollo de batería de litio no se limite únicamente a los resultados extraídos del ensayo y error, sino que se pueda tener un conocimiento más profundo de lo que ocurre dentro de las baterías para así plantear cómo podrían mejorarse.
Para el 2026 se querría tener listo un primer modelo de este tipo de equipamiento, y sería entonces cuando los diferentes actores del sector de las baterías podrían empezar a sacar partido a esta tecnología para conseguir que con baterías similares en capacidad a las que tenemos actualmente, se pueda obtener una mayor autonomía.
