Nueva capa funcional ultrafina estabiliza ambos electrodos y permite baterías de litio-metal un 70 % más densas y mucho más seguras.

-Membrana ultrafina que actúa como “escudo inteligente”.

-Más seguridad, menos riesgo térmico, vida útil duplicada.

-Dendritas controladas, reacciones estabilizadas.

-Energía específica que supera los 1.000 Wh l⁻¹

-Avance compatible con líneas actuales de fabricación.

Los investigadores llevan años buscando la forma de que las baterías de litio sean más seguras sin comprometer la densidad energética. En Corea del Sur, un equipo multidisciplinar ha dado un paso que merece atención: el desarrollo de una membrana funcionalizada a escala molecular capaz de proteger simultáneamente el ánodo y el cátodo en baterías de litio-metal. Una especie de chaleco antibalas microscópico que modifica cómo reaccionan los materiales por dentro, donde no se ve, pero donde de verdad importa.

Un salto tecnológico desde la química y la ingeniería de materiales

El trabajo conjunto entre POSTECH, la Universidad Nacional de Gyeongsang y el Instituto Coreano de Investigación Energética demuestra que no hace falta rediseñar toda la batería para ganar seguridad. A veces basta con tocar lo aparentemente más simple: el separador, esa lámina que mantiene alejados a los electrodos y evita cortocircuitos.

En lugar de los clásicos separadores de polipropileno, los investigadores han creado un separador molecularmente funcionalizado (MFS) en el que incorporan grupos fluorados (-F) y oxigenados (-O). Su misión no es mecánica, sino química: guiar las reacciones en la interfaz de cada electrodo para evitar que aparezcan los problemas que hoy limitan a las baterías de litio-metal.

La magia ocurre a escala atómica, donde estos grupos funcionales reordenan las cargas y favorecen la formación de compuestos estables. No es un recubrimiento externo, sino una reorganización del comportamiento químico que mejora la estabilidad sin añadir peso ni complejidad.

El desafío de los dendritos y la degradación interna

Las baterías de litio-metal prometen almacenar hasta 1,5 veces más energía que las de iones de litio convencionales. En la práctica, permitirían que un vehículo eléctrico pasara de unos 400 km a cerca de 700 km por carga, siempre en el mismo volumen.

Pero existe un enemigo conocido: los dendritos, esas estructuras afiladas que crecen sobre el ánodo cuando el litio se deposita de forma irregular. Pueden perforar el separador, provocar cortocircuitos y desencadenar reacciones térmicas peligrosas. En paralelo, el cátodo sufre otro problema: la formación de ácido fluorhídrico (HF), capaz de corroer sus capas y reducir drásticamente la vida útil.

Aquí es donde destaca el MFS. La presencia de grupos -F dirige la formación de una capa rica en fluoruro de litio (LiF) sobre el ánodo, homogénea y resistente. Esa película actúa como una barrera que reduce el crecimiento de dendritas. En el lado del cátodo ocurre algo igual de crucial: la funcionalización inhibe reacciones que normalmente liberarían HF, preservando así la estructura del material activo.

Resultados que apuntan hacia la madurez tecnológica

Los ensayos realizados no fueron en condiciones «de laboratorio ideal», sino en escenarios cercanos a los que encontraría una batería real: 55 °C, menor cantidad de electrolito y ánodos delgados. Aun así, las celdas conservaron el 80 % de su capacidad después de 208 ciclos, una cifra notable para una química históricamente difícil de controlar.

En formato pouch, más cercano a productos comerciales, las celdas alcanzaron 385,1 Wh kg⁻¹ y 1.135,6 Wh l⁻¹, lo que supone entre 1,5 y 1,7 veces más que una batería de iones de litio típica. Y, quizá lo más importante, el proceso puede integrarse en las fábricas actuales sin realizar cambios estructurales, algo esencial para que la industria adopte cualquier innovación.

Potencial

Esta membrana ultrafina abre la puerta a baterías más seguras y duraderas, dos pilares clave para que la transición energética funcione sin generar nuevos problemas. Si la tecnología llega a producción masiva, podría:

-Ampliar la autonomía de vehículos eléctricos sin aumentar el tamaño de las baterías.
-Reducir el consumo global de materias primas críticas.
-Facilitar sistemas de almacenamiento estacionario más compactos y con mejores índices de seguridad.
-Rebajar costes de mantenimiento y reciclaje al disminuir la degradación interna.
-Impulsar diseños de baterías más flexibles para aplicaciones donde la seguridad es determinante, como aviación eléctrica o micromovilidad.

No es la solución definitiva a todos los retos de almacenamiento energético, pero sí un avance sólido y pragmático. Una innovación que se apoya en la química para resolver problemas reales y que encaja con la necesidad urgente de contar con tecnologías más limpias, robustas y alineadas con una transición energética justa.

Fuente: ecoinventos.com