¿Por qué no puedo cargar mi teléfono en dos segundos?

Simplificando al máximo, una batería consta de dos electrodos fabricados con diferentes materiales separados por un medio químico que permite que la carga fluya de un electrodo al otro. Las reacciones químicas entre los electrodos y el electrolito crean un excedente de electrones en un terminal y una demanda de ellos en el otro, lo que hace que los electrones (y, por lo tanto, la electricidad) fluyan a través de un circuito conectado.

La electricidad se mueve rápido, pero cargar una batería no solo mueve electrones, también mueve iones más grandes y pesados. Palacín explica: «Una batería es básicamente una caja, los electrones fluyen de un lado al otro y esto genera corriente fuera de la batería. Para compensarlo, los iones fluyen de un electrodo al otro dentro de la batería».

Tratar de acelerar la velocidad con la que los iones se mueven a través del electrolito parece ser la respuesta sencilla para una batería de carga rápida, pero a los iones no les gusta que los apresuren: hágalo y es probable que observe otras reacciones químicas que degradarán los materiales y el rendimiento de la batería.

De hecho, según Palacín, hay dos principios de diseño contrapuestos en el diseño de las baterías: la optimización para el contenido energético o la optimización para el suministro energético. Ella explica: «Se puede hacer que el electrodo sea muy grueso, lo que significa que la cantidad de material activo es máxima. Esto proporciona una gran cantidad de iones (energía) por kilogramo, pero dichos iones tienen que viajar por el grosor del electrodo, lo que es lento».

Esta opción es adecuada para baterías que necesitan tener mucha carga y suministrarla despacio. Por otro lado, las baterías pueden tener electrodos delgados y, por lo tanto, menos principios activos por kilogramo de batería. Estas tienen menos carga que las baterías de gran capacidad, pero pueden suministrar y recibir energía de forma mucho más rápida.

Palacín, profesora de investigación del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona, España, está trabajando en una nueva generación de baterías. Tras la evolución de las voluminosas baterías de níquel-cadmio de los años noventa del siglo pasado a la generación actual de baterías de iones de litio, Palacín lidera una iniciativa financiada con fondos europeos para desarrollar un nuevo tipo de baterías de calcio.

Sin embargo, independientemente del material que contenga, los procesos químicos dentro de una batería, como el calentamiento y el crecimiento de diminutas proyecciones llamadas dendritas en los electrodos, hacen que la carga sea una labor complicada. «Intentar cargar la batería en un par de segundos sería como tratar de dar a sus plantas de interior el agua suficiente para un año de una sola vez», explica Palacín.

Por este motivo, la mayoría de los dispositivos modernos, incluidos los teléfonos inteligentes, tienen un «software» de gestión de batería específico que intenta equilibrar la velocidad de carga con la eficacia a largo plazo de la batería. Entonces, es posible que no se cargue en unos segundos, pero al menos seguirá aguantando la carga dentro de un año.

Haga clic aquí para obtener más información sobre la investigación de María Rosa Palacín: Fabricación de una batería mejor.