Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica

Disminuir la contaminación y aumentar la eficiencia de las baterías de litio-aire, podrían ser los aportes de un estudio a cargo de investigadores de la Facultad de Química y Biología de la USACH, que tendrá una ejecución de cuatro años gracias a recursos aportados por Fondecyt.

Descubierto en la década del sesenta, el litio es considerado como el oro blanco chileno, debido a sus diversas propiedades. Entre ellas está la optimización del voltaje de las baterías en base a litio.

Según la Comisión Chilena del Cobre, Chile tiene un papel preponderante en cuanto a la expansión y demanda del litio. Según señala la entidad, el Salar de Atacama, conserva alrededor del 40% de las reservas mundiales del mineral, aumentando esta participación a un 70% si se consideran sólo las operaciones que funcionan actualmente.

Ante la abundancia del mineral, el Dr. Francisco Herrera, académico de la Facultad de Química y Biología de la U. de Santiago busca optimizar el rendimiento de baterías de litio-aire, a través de los resultados que produzca su proyecto Fondecyt “Baterías de Litio-Aire. Efecto de catalizadores óxidos de Co, Fe, Cu y Re metálico para las reacciones catódicas”, en el que también participa Juan Luis Gautier.

La investigación pretende aportar en términos de conocimiento sobre las baterías de litio-aire, las cuales, según indica el experto, se transforman en una alternativa frente al sistema de almacenamiento de energía que se implementa actualmente en el país, de esta forma, disminuirían las emisiones de dióxido y monóxido de carbono producido, por ejemplo, por las combustiones internas de los vehículos”.

“Las primeras baterías de litio-aire que se crearon fueron en el año 1996 y, en la actualidad, éstas no se encuentran optimizadas, ni masificadas debido a diversos problemas en la interfase de la batería, donde se genera la reacción química que genera el flujo de corriente”, señala el Dr. Herrera.

Dentro de los problemas a los que se desea dar respuesta, está el hecho de que las baterías comunes de ion-litio, en su composición, si entran en contacto con el agua pasan a ser explosivos, lo que, independiente de la eficiencia que generen, se transforma en un riesgo. Considerando esto, el académico plantea que las baterías de litio-aire, si bien se pueden fabricar en medios acuosos, también logran desarrollarse en medios apróticos o carentes de agua.

“Sin embargo, en el ambiente aprótico también nos encontramos con un problema pues se generan óxidos de litio, que con características insolubles, se va depositando al interior de la pila, bloqueando los sitios activos disponibles para que ocurra la reacción química. De esta forma, se crea una resistencia que aumenta el potencial que necesita la pila, disminuyendo su eficiencia”, explica el investigador.

Para resolver esta dificultad, el académico pretende usar óxidos catalizadores, que van a permitir descomponer el óxido de litio que bloquea los sitios activos, logrando que la pila funcione de manera mucho más eficiente. Lo anterior, permitiría al país elaborar baterías de alta calidad y exportarlas.

“Vamos a sintetizar óxidos de metales de transición nanoestructurado usando moldes nanométricos, de manera que sean todos homogéneos y tengan la misma relación área-volumen. Luego, haremos una serie de caracterizaciones de los óxidos, para terminar con la construcción de la batería”, puntualiza.

Ion-litio o litio-aire

Según explica el académico, la diferencia primordial entre una batería de Ion-litio y una de litio-aire, radica en que la capacidad de almacenamiento de la primera ronda los 60 kilowatts por hora, mientras que las de aire litio alcanzarían unas 13.000 kilowatts por hora. Además, estas últimas al usar oxígeno como material son más livianas.

Herrera, ejemplifica que “si un automóvil, desea viajar de Santiago a Valparaíso con una batería de ion-litio, tendría que hacer dos cargas como mínimo, mientras que con las baterías de litio-aire, bastaría con una”.

Fuente: Vicerrectoría de Investigación, Desarrollo e Innovación / USACH