Científicos en Corea del Sur han logrado un avance significativo en el desarrollo de baterías de estado sólido, una tecnología crucial para el futuro de los vehículos eléctricos y dispositivos portátiles. Un rediseño estructural simple ha demostrado potenciar su rendimiento hasta cuatro veces, utilizando materiales económicos y mejorando la seguridad. Este descubrimiento podría finalmente superar los desafíos que han frenado su adopción masiva, ofreciendo una alternativa más segura y eficiente a las baterías de iones de litio actuales.
Las baterías actuales, fundamentales en nuestra vida diaria, presentan inconvenientes como altos costos y riesgos de incendio. Las baterías de estado sólido se perfilan como una alternativa más segura, pero su progreso se ha visto obstaculizado por la dificultad de equilibrar seguridad, rendimiento y asequibilidad. La reciente investigación del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST) se enfoca en resolver esta ecuación sin recurrir a metales caros.
El equipo, liderado por el profesor Dong-Hwa Seo del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de KAIST, ha desarrollado un enfoque de diseño novedoso para los materiales clave de estas baterías. Este método utiliza ingredientes crudos de bajo costo, manteniendo un rendimiento robusto y disminuyendo significativamente el riesgo de incendios o explosiones, según un informe de investigación publicado en ScienceDaily el 9 de enero de 2026.
El dilema del electrolito sólido: seguridad versus rendimiento
Las baterías tradicionales de iones de litio dependen de un electrolito líquido que permite el movimiento de iones de litio entre electrodos. Las baterías de estado sólido reemplazan este líquido por un electrolito sólido, lo que mejora drásticamente la seguridad al eliminar el riesgo de fugas o ignición, un problema común en las baterías convencionales. Sin embargo, los iones de litio se mueven intrínsecamente más lentamente a través de materiales sólidos, lo que limita su potencia.
Los esfuerzos previos para acelerar este movimiento a menudo implicaban el uso de metales costosos, como el cobalto o el níquel, o técnicas de fabricación complejas y costosas. La innovación clave de este estudio radica en cómo los investigadores abordaron este problema de movilidad, centrándose en la química de los cristales para optimizar el transporte iónico, un enfoque que podría redefinir el futuro de la tecnología de baterías.
Diseño inteligente: la clave para una mayor movilidad iónica
Para acelerar el movimiento de los iones de litio a través del electrolito sólido, los investigadores se enfocaron en el uso de «aniones divalentes» como el oxígeno y el azufre. Estos elementos se integran en la estructura cristalina fundamental del electrolito, alterando la forma en que los iones se desplazan dentro del material. Esta estrategia se aplicó a electrolitos sólidos de haluro de zirconio (Zr) de bajo costo.
Mediante la introducción cuidadosa de aniones divalentes, el equipo de investigación, que incluyó a colaboradores de la Universidad Nacional de Seúl y la Universidad de Yonsei, ajustó con precisión la estructura interna del material. Este enfoque, denominado «Mecanismo de Regulación del Marco», amplía las vías disponibles para los iones de litio y reduce la energía necesaria para su movimiento. Como resultado, los iones pueden viajar de manera más rápida y eficiente a través del material sólido.
Las pruebas confirmaron que la adición de oxígeno o azufre al electrolito multiplicó la movilidad del ion litio por dos a cuatro veces en comparación con los electrolitos de zirconio convencionales. A temperatura ambiente, el electrolito dopado con oxígeno alcanzó una conductividad iónica de aproximadamente 1.78 mS/cm, mientras que la versión dopada con azufre llegó a 1.01 mS/cm. Estos valores superan el umbral de 1 mS/cm, considerado adecuado para aplicaciones prácticas en baterías.
Este avance representa un cambio fundamental en la investigación de baterías, dirigiendo la atención de los materiales costosos hacia un diseño estructural más inteligente. El profesor Dong-Hwa Seo enfatiza el alto potencial de aplicación industrial de este principio, que mejora simultáneamente el costo y el rendimiento de las baterías de estado sólido. Estamos ante un futuro donde la energía será no solo más potente y asequible, sino también intrínsecamente más segura para una vasta gama de aplicaciones.
