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La batería de tu móvil ya tiene un Nobel de Química
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La batería de tu móvil ya tiene un Nobel de Química

John Goodenough, Stanley Whittingham y Akira Yoshino han sido galardonados con el Premio Nobel de Química 2019 por el desarrollo de la mayoría de baterías actuales de móviles o coches eléctricos.

La Academia de las Ciencias Sueca ha presentado el Nobel del Química de 2019 como un reconocimiento a la tecnología y la química que permite gozar de una energía limpia. Pero, en realidad –aunque hayan mencionado a los coches y bicis eléctricas– la revolución de la batería de litio es la revolución del móvil.

Con más de 1.500 millones de teléfonos produciéndose al año, las baterías de ion de litio son el corazón energético de las comunicaciones globales. Y dependen de una serie de descubrimientos en química de materiales a mediados de los años setenta.

Stanley Whittingham (Universidad del Estado de Nueva York, EE. UU.), el primero de los galardonados con el Premio de Química de este año, puso la piedra fundacional de la batería recargable funcional. Hay que pensar que, hasta entonces, dependíamos de pilas. Según ha explicado el profesor Olof Ramstrom en la presentación en la Academia, «no es difícil fabricar una pila; lo difícil es crear baterías eficientes. La mayoría de las pilas que usamos, las alcalinas no recargables, son un diseño del siglo XIX».

Litio, desde los setenta

El litio tiene una ventaja: es el metal más ligero y tiene «una gran tendencia a perder uno de sus tres electrones». Cuando un átomo pierde electrones se le denomina ion. Y la circulación de electrones es lo que llamamos electricidad.

Esquema de una batería de iones de litio
Lo revolucionario de las baterías de iones de litio fue su capacidad de recarga un número limitado pero amplio de veces

Una batería tiene dos partes diferenciadas: el ánodo (un extremo) y el cátodo (el otro extremo). Los electrones viajan del uno al otro. Por el camino, se puede poner un motor o una lámpara que lucirá impulsada por esa corriente. El litio sería, aquí, en ánodo. Hace falta otro material que atrape esos electrones al otro lado. Un material, a poder ser, con capas, que deje hueco a los electrones de los óxidos de litio.

El tercer premiado, Akira Yoshino (Asahi Kasei, Japón) dio en los ochenta un paso más en la eficiencia de las baterías, sustituyendo el litio puro del ánodo por solamente iones de litio en coque de petróleo.

John Goodenough (Universidad de Texas, EE.UU.) encontró en los óxidos de cobalto la amalgama para el cátodo perfecto. Te sonará este compuesto por algo no tan celebrable, las llamadas guerras del cobalto y el coltán. El 60% se extra de minas del Congo.

Las baterías de litio con esta composición se han popularizado en la última década. Tienen menos ‘efecto memoria‘ que las construidas con otros componentes (como el níquel), pero aguantan menos ciclos de carga.

La otra pata de la revolución del silicio

Si el silicio marcó el inicio de la revolución de los datos, el litio empezaba a ser la ‘sustancia prometida’ para moverlos, puesto que aportaban la energía para hacerlos portátiles.

Los trabajos de Whittingham se iniciaron en el campo de los semiconductores. Esa era la palabra de moda en los años setenta, como explica desde la UCM Ignacio Mártil a Newtral. El profesor e investigador del grupo de Láminas Delgadas y Microelectrónica recuerda que por aquel tiempo la computación necesitaba de componentes que miniaturizasen el procesado de datos. Así es como nació Silicon Valley y la revolución alrededor del silicio, el material de los chips de los ordenadores.

Con las guerras del Yom Kipur y la crisis del petróleo, las investigaciones de Whittingham se centran en el almacenamiento de electricidad. La industria de los setenta mira hacia las energías renovables ante el cierre del grifo de los combustibles fósiles. «Sin embargo, entonces, como ahora, está el problema de cómo almacenar la energía que produce el Sol o el viento».

En este sentido, el uso del litio abre una vía totalmente nueva. Y, particularmente, las sustancias que añade a la batería Akira Yoshino, «lo que las hace plena y eficientemente recargables, es decir, se puede revertir el proceso [por el que los electrones viajan de los iones de litio al óxido de cobalto].

«Como casi siembre, es una historia de ensayos y errores hasta que das con algo comercial, antes era inimaginable», recalca Mártil, quien recuerda que estas baterías son mucho más pequeñas.

El coche eléctrico o la consolidación del litio

«El salto [que lo equipare a la revolución del silicio] llegará con el vehículo eléctrico», pronostica Mártil. A diferencia del cobalto, que es escaso, el litio –como el silicio, que viene de la arena– es abundante respecto a la demanda prevista si electrificamos la movilidad del futuro.

Con todo, hay grupos que investigan en materiales alternativos. Las baterías de iones de litio son pequeñas para su uso en móviles, ordenadores portátiles o aspiradoras domésticas.

Su tamaño comienza a ser incómodo «si queremos acumular la energía necesaria para alimentar a una fábrica», explica el profesor. Pensemos que «prácticamente todo el suelo de un coche Tesla es una batería». La revolución del litio aún está en marcha.

Chasis del un Model S2 , donde se ve que buena parte la ocupa la batería | Tesla

Con esta sesión, se cierran los anuncios de premios Nobel en ciencias naturales. Una vez más, ni una sola mujer, pese a que había investigadoras que en el ámbito científico reconocen que sus trabajos son plenamente premiables.

Desde 1901, cinco mujeres han ganado el Nobel de Química. Así, este año el porcentaje baja hasta el 2,7% de los 184 galardonados. Buena parte de las premiadas pertenecen a la familia Curie. Marie recibió dos veces un Nobel.

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