Un grupo de investigadores del Centro Helmholtz de Materiales y Energía (HZB) ha logrado algo que hasta ahora parecía imposible: observar en tiempo real el comportamiento del electrolito en baterías de litio-azufre (Li-S) durante sus ciclos de carga y descarga. Lo hicieron mediante una técnica no destructiva conocida como tomografía de neutrones operando, permitiéndoles analizar cómo se distribuye el líquido dentro de las celdas multilaminares, con el objetivo de mejorar su diseño y rendimiento.Este descubrimiento, publicado en la revista Advanced Energy Materials, no solo responde preguntas clave sobre el funcionamiento interno de estas baterías, sino que también allana el camino hacia baterías más eficientes y ligeras, ideales para aplicaciones como el sector aeroespacial, la robótica y los vehículos eléctricos de larga autonomía.Por qué las baterías de litio-azufre son tan prometedorasLas baterías Li-S han captado la atención mundial debido a su alta densidad energética gravimétrica, alcanzando hasta 700 Wh/kg, comparado con los 250 Wh/kg de las baterías de ion-litio tradicionales. Esta característica las hace especialmente atractivas cuando el peso es un factor crítico.Además, el azufre es un material abundante, económico y menos problemático desde el punto de vista geopolítico, en comparación con metales críticos como el cobalto o el níquel, usados en las baterías actuales.El desafío del electrolito: menos cantidad, más complejidadPara mejorar la densidad energética en el nivel de celda, uno de los caminos más estudiados es reducir la cantidad de electrolito presente. Menos electrolito significa menos peso, pero también plantea un problema: la dificultad para mojar adecuadamente los electrodos.El electrolito es esencial porque permite el movimiento de los iones entre el ánodo y el cátodo. Si no moja completamente los poros del electrodo, la reacción electroquímica se vuelve ineficiente, generando puntos muertos, reducción de capacidad y envejecimiento prematuro de la batería.Ver sin destruir: el uso de tomografía de neutronesEl equipo liderado por la química Prof. Dra. Yan Lu diseñó un experimento único: fabricar baterías pouch de litio-azufre con electrolito escaso, respetando condiciones industriales reales, y luego observar su funcionamiento interno sin abrirlas ni dañarlas.Usando neutrones en el Instituto Laue-Langevin en Grenoble, los científicos lograron visualizar con alta precisión los elementos ligeros como el litio y el hidrógeno. De este modo, pudieron ver en tiempo real cómo se distribuía el electrolito por las distintas capas de la celda, tanto en reposo como durante la carga y descarga.Lo que revela el «baile» del electrolitoLas observaciones mostraron fenómenos sorprendentes. Durante la fase de reposo (cuando la batería está encendida pero no cargando ni descargando), aparecieron zonas secas que no estaban bien mojadas. Aunque el reposo permitió cierta redistribución del electrolito, su impacto fue limitado.Lo interesante llegó durante los ciclos de carga y descarga. En estos momentos, el electrolito se movía más activamente, generando una distribución más homogénea. Esto no solo mejoraba el contacto con los electrodos, sino que también activaba mejor el azufre, aumentando la capacidad de la batería.Un hallazgo especialmente novedoso fue el llamado efecto «inspirar y espirar», una especie de respiración interna del electrolito que se repite con cada ciclo. Este patrón de mojado y desmojado está directamente vinculado a la disolución y precipitación de compuestos de azufre, un proceso exclusivo de este tipo de baterías y muy distinto a lo que ocurre en las de ion-litio convencionales.Por qué importa esta investigaciónComprender estos mecanismos es crucial para optimizar el diseño de las baterías Li-S. Saber dónde y cuándo ocurre el mal mojado ayuda a los ingenieros a mejorar la arquitectura interna, elegir mejores materiales y ajustar las cantidades de electrolito necesarias para garantizar un buen rendimiento sin desperdiciar recursos.Tal como destaca el equipo, estos datos permitirán aumentar la densidad energética sin sacrificar la vida última de la batería, algo fundamental para que esta tecnología pueda adoptarse a gran escala.Un paso adelante hacia baterías más sosteniblesEl impacto de esta investigación va más allá del laboratorio. Poder fabricar baterías con menos materiales críticos, mayor durabilidad y mejor rendimiento es esencial para acompañar la transición hacia una movilidad más limpia y eficiente.Como ejemplo práctico, imagina un dron que debe recorrer largas distancias cargando sensores o cámaras. Con baterías más ligeras y eficientes como las Li-S optimizadas gracias a estudios como este, podría volar más tiempo, con menos peso y menos dependencia de materiales costosos o difíciles de obtener.Esta visualización en tiempo real del electrolito abre un nuevo campo de posibilidades para el desarrollo de baterías más sostenibles y potentes, adaptadas a las necesidades del futuro.La noticia La carrera por baterías más ligeras: revelan cómo se comporta el electrolito en baterías de litio-azufre fue publicada originalmente en Wwwhatsnew.com por Natalia Polo.