El profesor Jürgen Janek, figura destacada de la electroquímica de estado sólido en la Universidad Justus-Liebig de Giessen, analiza el pasado, el presente y el futuro del almacenamiento de energía más allá del litio. Su trabajo, respaldado por el prestigioso Clúster de Excelencia de Almacenamiento Post-Litio (POLiS), está a la vanguardia del desarrollo de tecnologías de baterías de próxima generación.
De la historia a la alta conductividad: el camino hacia las baterías de estado sólido
El viaje de Janek al campo fue casi accidental. Inicialmente consideró la historia, pero finalmente eligió la química, impulsado por lagunas fundamentales en el conocimiento existente. Él atribuye a sus primeros mentores una sólida formación en física y ciencia de materiales, así como colaboraciones con Alan B. Lidiard, por dar forma a su perspectiva sobre el transporte de iones en sólidos, un tema históricamente poco representado en los planes de estudio de química estándar. Esta comprensión de que la electroquímica de estado sólido unía la física, la química y la ingeniería lo impulsó hacia un campo que creía que sería crucial para las tecnologías energéticas futuras.
El avance que aceleró la investigación sobre el estado sólido
Un punto de inflexión clave fue el informe de 2011 de Ryuichi Kanno sobre la alta conductividad de los iones de litio en el compuesto de sulfuro Li10GeP2S12 (LGPS). Este descubrimiento (una conductividad superior a la de los electrolitos líquidos) impulsó un rápido progreso en los conceptos de baterías de estado sólido. Janek señala que este avance desató una intensa competencia global por nuevos electrolitos sólidos, una carrera que continúa en la actualidad. Las investigaciones emergentes sugieren que se pueden lograr niveles de conductividad aún más altos con electrolitos sólidos a base de sodio, lo que potencialmente permitiría baterías más sostenibles y de alta potencia.
POLiS: Financiando el futuro del almacenamiento de energía
El grupo POLiS, gestionado conjuntamente por la Universidad de Ulm, el Instituto Tecnológico de Karlsruhe y la Universidad Justus-Liebig de Giessen, es un importante impulsor de esta investigación. Con un período de financiación renovado de siete años que comienza en 2026, el objetivo del programa es explorar opciones de almacenamiento de energía más allá del litio, incluidos sodio, potasio, magnesio, calcio, aluminio e incluso sistemas basados en aniones. Si bien las baterías de litio seguirán siendo relevantes, POLiS apunta a diversificar las tecnologías de almacenamiento para reducir la dependencia de un solo elemento y aumentar la resiliencia contra las perturbaciones geopolíticas.
Logros recientes: obtención de imágenes de ánodos metálicos y electrolitos de magnesio de alta conductividad
El grupo de Janek contribuye significativamente a POLiS a través de estudios en profundidad de conceptos de estado sólido, reacciones de interfaz y transporte de carga. Un trabajo reciente, dirigido por los estudiantes de doctorado Till Ortmann y Till Fuchs, ha avanzado en la obtención de imágenes microscópicas de ánodos metálicos de sodio y litio mediante difracción por retrodispersión de electrones, abriendo nuevas vías para el diseño de ánodos. La investigación de Clarissa Glaser también ha arrojado resultados prometedores, sintetizando electrolitos sólidos de iones de magnesio con una conductividad que alcanza los 0,1 mS/cm, un paso hacia baterías viables de iones de magnesio.
El papel crucial del reciclaje
El programa reconoce que la sostenibilidad no es negociable. Janek destaca que el reciclaje debe integrarse desde el principio en el diseño de nuevos materiales y conceptos de células, garantizando una economía circular para estas tecnologías.
Más allá del litio: predicción de la próxima tecnología de baterías a escala de gigavatios
Si bien predecir el futuro es incierto, Janek sugiere que las baterías de iones de sodio están preparadas para convertirse en la próxima tecnología ampliamente adoptada después del plomo, el litio y el sodio. Que otras sustancias químicas “más allá del litio” (como el potasio, el magnesio o el aluminio) alcancen una escala de gigavatios depende de su desempeño y viabilidad económica. POLiS está explorando activamente estas opciones, con la esperanza de que surja una solución práctica a gran escala.
Mejorando la comunicación científica
Janek cree que la comunicación científica debe evolucionar con los tiempos. Aboga por la publicación de acceso abierto con un riguroso control de calidad y pide una discusión más activa de las investigaciones publicadas, sugiriendo incluso la posibilidad de modificar o mejorar los artículos después de su publicación, un concepto que refleja la naturaleza dinámica de la ciencia moderna.
En conclusión, el trabajo del profesor Janek y la investigación en curso de POLiS representan un esfuerzo crítico para diversificar y mejorar las tecnologías de almacenamiento de energía. Al centrarse en materiales más allá del litio y priorizar la sostenibilidad, esta investigación tiene el potencial de remodelar el futuro de la generación y el consumo de energía.
