Antes de continuar, quiero dejarte claro que la tecnología de la que te voy a hablar está en proceso de investigación. No es algo que vayamos a tener en el mercado mañana ni pasado, ni tampoco dentro de dos años. Pero conociendo el ritmo con que China avanza en materia de baterías, merece la pena prestarle atención porque las baterías de litio-aire ya están en su radar. Y teóricamente podrían alcanzar 2.000 km de autonomía con un tamaño como los que tenemos ahora.
Una batería que utiliza el oxígeno del aire y podría multiplicar por cinco la densidad energética
- CATL ha incluido las baterías de litio-aire en sus líneas de investigación
- Su densidad energética teórica ronda los 3.500 Wh/kg, aproximadamente cinco veces más que las baterías de estado sólido
- Los 2.000 km de autonomía son una posibilidad teórica
La tecnología no es nueva, hemos hablado de ella tiempo atrás, pero ha vuelto a ganar protagonismo después de que Wu Kai, científico jefe de CATL, el gigante chino de las baterías, hablase de las baterías de litio-aire como una de las líneas de investigación de la compañía.
Esquema de una celda litio-aire. Créditos: UIC and Argonne National Laboratories.
Su funcionamiento es bastante diferente al de las baterías de iones de litio que utilizan actualmente la mayoría de los vehículos eléctricos. En lugar de almacenar todos los materiales necesarios para la reacción química dentro de la propia batería, utiliza oxígeno procedente del aire exterior.
Durante la descarga, el litio metálico reacciona con ese oxígeno para producir electricidad y formar peróxido de litio. Al recargar la batería, la reacción se invierte y se libera el oxígeno.
La gran ventaja de esta tecnología es que no necesita almacenar dentro de la batería todo el material reactivo del electrodo positivo. Eso permite reducir, al menos sobre el papel, el peso necesario para almacenar una determinada cantidad de energía.
Como consecuencia de lo anterior, aparece la cifra más espectacular: una densidad energética teórica de aproximadamente 3.500 Wh/kg. Para entender su magnitud, significaría almacenar unos 350 kWh por cada 100 kilos de materiales activos considerados en ese cálculo. Pero ojo, porque esa cifra es la densidad teórica de la celda; no incluye todos los componentes necesarios para construir una batería funcional y, por tanto, no puede extrapolarse directamente a un coche.
Un prototipo ya ha alcanzado los 757 Wh/kg
Ya existen desarrollos experimentales que han conseguido resultados prometedores. En 2024, un equipo de investigadores chinos publicó en la revista científica «Advanced Energy Materials» un estudio sobre una batería de litio-aire con electrolito de polímero gelificado. Su prototipo alcanzó 757,5 Wh/kg de densidad energética, una cifra notablemente superior a la habitual en las baterías comerciales de iones de litio (que alcanzan ~300 Wh/kg en las baterías NMC/NCA más avanzadas).
El Tesla Model 3 utiliza baterías CATL, según la versión.
Ahora bien: hay un trecho grande entre una celda experimental y una batería apta para un automóvil. La batería de un vehículo necesita conservar buena parte de la capacidad durante años, soportar miles de kilómetros de utilización y funcionar en condiciones ambientales muy diferentes.
Y hay otro problema: la batería también necesita entregar suficiente potencia para acelerar, mantener velocidades elevadas o admitir recargas rápidas. Es decir: almacenar mucha energía es solamente una de las muchas cosas a tener en cuenta en la batería de un vehículo.
Necesita respirar aire, pero la humedad puede destruirla
La principal dificultad de las baterías de litio-aire está precisamente en que necesitan utilizar oxígeno del exterior. Ese aire también contiene humedad y dióxido de carbono, dos elementos que pueden provocar reacciones químicas indeseadas, degradar sus componentes y reducir la capacidad de almacenamiento.
Para evitarlo, sería necesario incorporar sistemas de filtrado, control de humedad y gestión del oxígeno. Todavía no se puede cuantificar exactamente, pero esos sistemas añaden peso, ocupan espacio y consumirán energía.
Es decir, una parte de la enorme ventaja teórica de las celdas de litio-aire se perdería al convertirlas en un sistema completo preparado para circular por carretera. Y todavía no hemos hablado de la durabilidad a largo plazo. Pero como decía al principio, en China ya están manos a la obra investigando.
CATL todavía no tiene fecha para fabricarlas
Pese a las cifras que están circulando, CATL no ha anunciado ninguna batería de litio-aire capaz de proporcionar 2.000 kilómetros de autonomía, ni tampoco una fecha prevista para comenzar su producción comercial. Es importante subrayarlo porque estamos hablando de una línea de investigación a largo plazo, no de una tecnología próxima a instalarse en coches nuevos.
De hecho, las prioridades más inmediatas del fabricante chino pasan por las baterías de sodio -para coches eléctricos asequibles- y las de estado sólido -para eléctricos de mayor autonomía y prestaciones-.
Puede que en el camino se descubra que esta tecnología no es viable o comercialmente rentable y que nunca lleguemos a ver las baterías de litio-aire. Pero cuando parecía que las baterías de estado sólido eran el último salto tecnológico de las baterías, llega CATL para decirnos que otra tecnología podrían superarlas ampliamente. El campo de las baterías es fascinante y China tiene el poder casi absoluto.
