Desarrollan una batería de litio que supera los 500 Wh/kg y resiste pruebas extremas de seguridad

¿Es posible fabricar una batería que almacene más energía, dure más tiempo y, al mismo tiempo, reduzca el riesgo de incendio? Un equipo de científicos en China ha desarrollado una batería experimental de litio metálico que supera los 500 vatios-hora por kilogramo (Wh/kg) y que logró resistir pruebas de perforación y sobrecarga sin incendiarse. El avance podría abrir nuevas posibilidades para los sistemas de almacenamiento energético de alta capacidad.

La investigación, publicada el 7 de septiembre de 2026 en la revista Nature Communications, presenta un electrolito con una estructura molecular diseñada para mejorar el transporte de los iones de litio y reducir procesos que afectan a la estabilidad de las baterías. Los resultados muestran que modificar la organización de sus componentes químicos puede influir tanto en la cantidad de energía que almacenan como en su durabilidad y comportamiento frente a determinadas condiciones de riesgo.

El gran desafío de las baterías de litio metálico

Las baterías recargables de iones de litio están presentes en teléfonos móviles, computadoras portátiles y vehículos eléctricos. Sin embargo, aumentar su capacidad de almacenamiento sin comprometer su seguridad continúa siendo uno de los grandes desafíos de la tecnología energética.

Una alternativa que los investigadores estudian desde hace años consiste en utilizar litio metálico como material del electrodo negativo, conocido como ánodo.

A diferencia de las baterías convencionales, que generalmente almacenan los iones de litio en estructuras de grafito, las baterías de litio metálico aprovechan la elevada capacidad de almacenamiento de este material.

Su potencial es considerable, pero también presentan dificultades importantes.

Durante los ciclos de carga y descarga, el litio puede depositarse de forma irregular sobre el ánodo y favorecer la aparición de estructuras ramificadas conocidas como dendritas.

Estas estructuras pueden deteriorar el funcionamiento de la batería y, en determinadas circunstancias, contribuir a la formación de cortocircuitos internos.

Por ello, los científicos buscan materiales que permitan controlar cómo se desplazan los iones y cómo se deposita el litio durante el funcionamiento de la celda.

El secreto está en el interior del electrolito

El equipo encabezado por Jimin Tang, de la Universidad de Jilin, desarrolló una estrategia basada en modificar la estructura del electrolito, el medio que permite el movimiento de los iones entre los electrodos de una batería.

Para ello, incorporaron un diluyente fluorado cíclico no inflamable, diseñado para reducir determinadas interacciones entre las moléculas del electrolito y favorecer la formación de pequeños agrupamientos de solvatación separados entre sí.

Estos agrupamientos, denominados nanoclústeres, están relacionados con la manera en que los iones de litio interactúan con las moléculas que los rodean.

La organización resultante facilita el transporte de los iones y contribuye a reducir el crecimiento irregular del litio metálico.

Además, el electrolito favorece la formación de una capa protectora rica en componentes inorgánicos sobre el electrodo.

Esta capa, conocida como interfase sólido-electrolito, ayuda a controlar las reacciones químicas que ocurren entre el litio y el electrolito.

El estudio indica que esta estrategia mejora la estabilidad electroquímica y térmica de las interfaces de la batería, dos aspectos fundamentales para su funcionamiento prolongado.

Una batería que conserva su capacidad después de 800 ciclos

Para evaluar el desempeño del nuevo electrolito, los investigadores lo incorporaron en celdas experimentales de litio metálico.

En una de las configuraciones estudiadas, utilizaron un ánodo de litio de 50 micrómetros de espesor y un electrodo positivo compuesto por óxidos de litio, níquel, manganeso y cobalto.

Los resultados mostraron que estas celdas conservaron el 80 % de su capacidad inicial después de 800 ciclos de carga y descarga.

En otra evaluación, mantuvieron más del 95 % de su capacidad después de ocho meses de envejecimiento en las condiciones del ensayo.

Estos resultados indican que la formulación puede contribuir a prolongar la vida útil de determinadas configuraciones de baterías de litio metálico.

Sin embargo, es importante distinguir entre conservar la capacidad en ensayos experimentales y demostrar que una batería comercial mantendrá el mismo rendimiento durante años de uso cotidiano.

Más de 500 Wh/kg: ¿qué significa esta cifra?

Uno de los resultados más llamativos de la investigación fue la fabricación de celdas experimentales tipo bolsa, conocidas como pouch cells, que alcanzaron una energía específica superior a 500 Wh/kg.

Esta unidad indica cuánta energía puede almacenar una batería en relación con su masa.

Por ejemplo, una energía específica de 500 Wh/kg significa que un kilogramo de batería podría almacenar 500 vatios-hora de energía, bajo las condiciones correspondientes a esa medición.

Cuanto mayor es esta cifra, más energía puede almacenar una batería por unidad de masa.

Esto resulta especialmente interesante para aplicaciones donde el peso representa una limitación importante, como los vehículos eléctricos, los dispositivos portátiles y determinados sistemas de transporte.

En el estudio, los investigadores calcularon la energía específica considerando la masa total de la celda tipo bolsa, no únicamente la masa de sus materiales activos.

No obstante, superar los 500 Wh/kg a escala de celda no demuestra que un vehículo equipado con esta tecnología vaya a duplicar su autonomía, ya que el rendimiento final depende de numerosos componentes adicionales.

¿Qué ocurrió cuando perforaron la batería?

La seguridad constituye otro de los aspectos destacados del estudio.

Los investigadores sometieron celdas experimentales tipo bolsa completamente cargadas a pruebas de perforación mediante un clavo y a ensayos de sobrecarga del 200 %.

En las condiciones evaluadas, las celdas superaron estas pruebas sin presentar incendios ni hinchamiento.

Los resultados sugieren que la formulación del electrolito puede contribuir a mejorar el comportamiento de las baterías frente a determinados eventos que comprometen su seguridad.

Sin embargo, superar estas pruebas no significa que las baterías sean completamente incombustibles ni que puedan resistir cualquier accidente.

Tampoco demuestra que los mismos resultados se mantengan automáticamente en baterías de mayor tamaño, después de miles de ciclos adicionales o bajo todas las condiciones ambientales posibles.

Será necesario continuar evaluando su comportamiento en escenarios representativos de aplicaciones reales.

¿Cuándo podríamos utilizar esta tecnología?

El avance presenta una estrategia prometedora para desarrollar baterías capaces de combinar una elevada capacidad de almacenamiento con una mayor estabilidad.

Sin embargo, todavía existen diferencias importantes entre fabricar celdas experimentales y producir baterías comerciales a gran escala.

Antes de llegar a vehículos eléctricos o dispositivos electrónicos, será necesario evaluar aspectos como el costo de los materiales, la disponibilidad de los componentes químicos, la reproducibilidad del proceso de fabricación y el comportamiento de las celdas en diferentes condiciones de funcionamiento.

También deberán investigarse las consecuencias ambientales asociadas a la producción, el uso y la gestión final de los materiales empleados.

Aunque la investigación presenta resultados favorables en cuanto a la durabilidad y la seguridad experimental, estos datos no permiten establecer por sí solos el impacto ambiental total de una batería fabricada industrialmente.

El estudio tampoco demuestra que esta tecnología ya haya superado todos los requisitos necesarios para su comercialización.

Una nueva forma de diseñar las baterías del futuro

El descubrimiento muestra que mejorar una batería no depende únicamente de incorporar materiales capaces de almacenar más energía.

La organización molecular del electrolito también desempeña un papel fundamental en la manera en que los iones se desplazan, el litio se deposita y los electrodos conservan su estabilidad durante el funcionamiento.

Los resultados obtenidos por el equipo de Jimin Tang presentan una estrategia para abordar simultáneamente algunos de los problemas que han limitado el desarrollo de las baterías de litio metálico.

Aunque todavía será necesario comprobar su viabilidad fuera del laboratorio, el estudio aporta una nueva posibilidad para avanzar hacia sistemas de almacenamiento energético de mayor capacidad y con mejores características de seguridad.

La próxima generación de baterías podría depender tanto de cuánto litio pueden almacenar como de la forma en que sus componentes químicos trabajan juntos a escala molecular.