Alternativas al cobalto<\/strong><\/p>\nLa mayor\u00eda de los coches el\u00e9ctricos funcionan con bater\u00edas de iones de litio, un tipo de bater\u00eda que se recarga cuando los iones de litio fluyen desde un electrodo cargado positivamente, llamado c\u00e1todo, a un electrodo negativo, llamado \u00e1nodo. En la mayor\u00eda de las bater\u00edas de iones de litio, el c\u00e1todo contiene cobalto, un metal que ofrece alta estabilidad y densidad energ\u00e9tica.<\/p>\n
Sin embargo, el cobalto tiene importantes desventajas. Un metal escaso, su precio puede fluctuar dram\u00e1ticamente y gran parte de los dep\u00f3sitos de cobalto del mundo se encuentran en pa\u00edses pol\u00edticamente inestables. La extracci\u00f3n de cobalto crea condiciones de trabajo peligrosas y genera desechos t\u00f3xicos que contaminan la tierra, el aire y el agua que rodean las minas.<\/p>\n
\u201cLas bater\u00edas de cobalto pueden almacenar mucha energ\u00eda y tienen todas las caracter\u00edsticas que interesan a la gente en t\u00e9rminos de rendimiento, pero tienen el problema de no estar ampliamente disponibles y el costo fluct\u00faa ampliamente con los precios de las materias primas. Y, a medida que se hace la transici\u00f3n a una proporci\u00f3n mucho mayor de veh\u00edculos electrificados en el mercado de consumo, sin duda se volver\u00e1 m\u00e1s caro\u201d, afirma Dinc\u0103.<\/p>\n
Debido a los numerosos inconvenientes del cobalto, se han realizado muchas investigaciones para tratar de desarrollar materiales alternativos para bater\u00edas. Uno de esos materiales es el fosfato de hierro y litio (LFP), que algunos fabricantes de autom\u00f3viles est\u00e1n empezando a utilizar en veh\u00edculos el\u00e9ctricos. Aunque sigue siendo pr\u00e1cticamente \u00fatil, la LFP tiene s\u00f3lo aproximadamente la mitad de la densidad energ\u00e9tica de las bater\u00edas de cobalto y n\u00edquel.<\/p>\n
Otra opci\u00f3n atractiva son los materiales org\u00e1nicos, pero hasta ahora la mayor\u00eda de estos materiales no han podido igualar la conductividad, la capacidad de almacenamiento y la vida \u00fatil de las bater\u00edas que contienen cobalto. Debido a su baja conductividad, estos materiales normalmente necesitan mezclarse con aglutinantes como pol\u00edmeros, que les ayudan a mantener una red conductora. Estos aglutinantes, que constituyen al menos el 50 por ciento del material total, reducen la capacidad de almacenamiento de la bater\u00eda.<\/p>\n
Hace unos seis a\u00f1os, el laboratorio de Dinc\u0103 comenz\u00f3 a trabajar en un proyecto, financiado por Lamborghini, para desarrollar una bater\u00eda org\u00e1nica que pudiera utilizarse para alimentar coches el\u00e9ctricos. Mientras trabajaban en materiales porosos que eran en parte org\u00e1nicos y en parte inorg\u00e1nicos, Dinc\u0103 y sus estudiantes se dieron cuenta de que un material completamente org\u00e1nico que hab\u00edan creado parec\u00eda ser un fuerte conductor.<\/p>\n
Este material consta de muchas capas de TAQ (bis-tetraaminobenzoquinona), una peque\u00f1a mol\u00e9cula org\u00e1nica que contiene tres anillos hexagonales fusionados. Estas capas pueden extenderse hacia afuera en todas direcciones, formando una estructura similar al grafito. Dentro de las mol\u00e9culas hay grupos qu\u00edmicos llamados quinonas, que son reservorios de electrones, y aminas, que ayudan al material a formar fuertes enlaces de hidr\u00f3geno.<\/p>\n
Esos enlaces de hidr\u00f3geno hacen que el material sea muy estable y tambi\u00e9n muy insoluble. Esa insolubilidad es importante porque evita que el material se disuelva en el electrolito de la bater\u00eda, como lo hacen algunos materiales org\u00e1nicos de la bater\u00eda, extendiendo as\u00ed su vida \u00fatil.<\/p>\n
\u201cUno de los principales m\u00e9todos de degradaci\u00f3n de los materiales org\u00e1nicos es que simplemente se disuelven en el electrolito de la bater\u00eda y cruzan al otro lado de la bater\u00eda, creando esencialmente un cortocircuito. Si el material se vuelve completamente insoluble, ese proceso no ocurre, por lo que podemos llegar a m\u00e1s de 2000 ciclos de carga con una degradaci\u00f3n m\u00ednima\u201d, dice Dinc\u0103.<\/p>\n
Fuerte desempe\u00f1o<\/strong><\/p>\nLas pruebas de este material mostraron que su conductividad y capacidad de almacenamiento eran comparables a las de las bater\u00edas tradicionales que contienen cobalto. Adem\u00e1s, las bater\u00edas con c\u00e1todo TAQ se pueden cargar y descargar m\u00e1s r\u00e1pido que las bater\u00edas existentes, lo que podr\u00eda acelerar la velocidad de carga de los veh\u00edculos el\u00e9ctricos.<\/p>\n
Para estabilizar el material org\u00e1nico y aumentar su capacidad de adherirse al colector de corriente de la bater\u00eda, que est\u00e1 hecho de cobre o aluminio, los investigadores a\u00f1adieron materiales de relleno como celulosa y caucho. Estos rellenos constituyen menos de una d\u00e9cima parte del compuesto total del c\u00e1todo, por lo que no reducen significativamente la capacidad de almacenamiento de la bater\u00eda.<\/p>\n
Estos rellenos tambi\u00e9n extienden la vida \u00fatil del c\u00e1todo de la bater\u00eda al evitar que se agriete cuando los iones de litio fluyen hacia el c\u00e1todo mientras la bater\u00eda se carga.<\/p>\n
Los materiales primarios necesarios para fabricar este tipo de c\u00e1todo son un precursor de quinona y un precursor de amina, que ya est\u00e1n disponibles comercialmente y se producen en grandes cantidades como productos qu\u00edmicos b\u00e1sicos. Los investigadores estiman que el costo de material para ensamblar estas bater\u00edas org\u00e1nicas podr\u00eda ser entre un tercio y la mitad del costo de las bater\u00edas de cobalto.<\/p>\n
Lamborghini ha obtenido la licencia de la patente de la tecnolog\u00eda. El laboratorio de Dinc\u0103 planea seguir desarrollando materiales alternativos para bater\u00edas y est\u00e1 explorando la posible sustituci\u00f3n del litio por sodio o magnesio, que son m\u00e1s baratos y abundantes que el litio.<\/p>\n<\/p><\/div>\n
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