El científico que inventó la batería de tu móvil y sigue investigando a los 94 años

Si estás leyendo este artículo desde tu teléfono móvil, en parte se lo debes a John Goodenough. Y si estás leyendo este artículo desde tu teléfono móvil y te quedas sin batería, no te preocupes, que John Goodenough está trabajando para que dure aún más. Este investigador estadounidense lleva casi cinco décadas investigando los materiales que componen las baterías, con una especial predilección por el litio, un material que ahora, sin embargo, está dejando de lado. A sus 94 años, este incombustible pionero sigue investigando para desarrollar mejores sistemas de almacenamiento de energía. Y no tiene intención de parar.

Combatiente de la Segunda Guerra Mundial, este graduado en Matemáticas por la Universidad de Yale se doctoró en Física por la Universidad de Chicago y trabajó en los laboratorios del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT por sus siglas en inglés) tras regresar de la contienda. Habría que esperar unos años todavía hasta que diera comienzo la revolución de las baterías recargables de iones de litio.

En el principio de su carrera profesional, Goodenough no tenía trato con las baterías eléctricas. En el MIT, trabajaba en el desarrollo de los núcleos de ferrita cuando, a finales de los 60, le pidieron “que monitorizara un programa en Ford”, explica a HojaDeRouter.com. En la compañía automovilística estaban inmersos en el desarrollo de la batería de sodio-sulfuro, un intento por acelerar la implantación del coche eléctrico. La batería, que funcionaba con un cátodo de sulfuro y un ánodo de sodio, podía almacenar quince veces más energía que las de ácido sulfúrico y plomo propuestas hasta la fecha.

Sin embargo, aquella batería llegaba a alcanzar los 300 grados en funcionamiento, una temperatura a la que el sulfuro de sodio es muy inestable. Así, explica Goodenough, “la superbatería de sodio resultó ser demasiado cara de mantener”. Sin embargo, las baterías eléctricas se habían puesto de moda y los investigadores intentaban emular los progresos de Ford de alguna otra manera. “La crisis energética [del petróleo en 1973] llegó al mismo tiempo, así que dirigí mis pensamientos a ver qué podía hacer en el campo de la energía”.

Por aquel entonces, la Universidad de Oxford le invitó a sumarse a sus filas. “Tenía que pensar en algo que hacer que fuera química. Me comprometí a desarrollar materiales de óxido para cátodos”, recuerda, con el fin de que estos se pudieran aplicar en una batería recargable. Al mismo tiempo, en Japón estaban intentando hacer frente al problema de las dendritas, que degeneraban el ánodo, y dieron con la primera batería de iones. Más cerca, en Estados Unidos, el químico Stan Whittingham y sus compañeros de la Universidad de Stanford comenzaba a usar iones de litio para transportar energía a temperatura ambiente. La compañía Exxon se interesó por un invento que permitiría fabricar baterías más potentes y ligeras, lo que también derivaría en aparatos más pequeños o fáciles de transportar. 

“Fue el comienzo de la revolución inalámbrica”, explica Goodenough, que durante diez años fue responsable del departamento de Química Inorgánica del centro. Desde allí intentaban que las baterías en las que iban trabajando dieran lugar a alternativas más baratas para el consumidor final. También, que almacenaran mayor cantidad de energía o que se redujera el problema del sobrecalentamiento, con el consiguiente riesgo de explosión.

En 1979 dieron con una primera solución: el óxido de litio-cobalto era la clave para desarrollar estas baterías recargables. Usándolo como cátodo de una batería de iones de litio (el invento de Whittingham usaba disulfuro de titanio), sería posible almacenar una gran cantidad de energía sin problemas de sobrecalentamiento.

Sin embargo, las baterías de iones de litio tradicionales tenían (y siguen teniendo) “un problema”: usan un electrolito (el material por el que se transmite la electricidad) líquido, “que es orgánico e inflamable”. Con los ciclos de carga y descarga, se va degradando. “Siempre tenías dendritas cuando intentabas operar con litio, y eso es porque todos estaban operando con electrolitos líquidos”, detalla Goodenough. El electrolito líquido, además, impide que las baterías se carguen más rápido. Con el tiempo, numerosos investigadores han reconocido que un electrolito sólido sería “lo mejor” y han comenzado a buscarlo.

Sony comenzó a comercializar la batería de iones de litio tal y como hoy la conocemos en 1991, once años después de que Goodenough, con 57 años, desarrollara ese principio. Desde entonces, las baterías de ion de litio han estado presentes en nuestros teléfonos móviles, ordenadores portátiles o cámaras de fotos. En todos estos años, los sucesivos avances han permitido crear baterías más potentes, seguras y duraderas.

Cristales para una batería sólida

Hablar de la carrera de Goodenough es hacerlo de una de sus más estrechas colaboradoras, cuyo trabajo destaca este nonagenario profesor. Se trata de la investigadora portuguesa Maria Helena Braga. Un día de hace unos dos años, Braga llegó “con un cristal” de su propio desarrollo que tenía conductividad iónica. Dicha conductividad se acomodaba a lo que hasta ahora había sido un electrolito líquido orgánico y era la base de un prototipo con electrolitos de cristal sólido.

Desde entonces, esa colaboración se ha mantenido. El trabajo de Braga (que ya había empezado en la Universidad de Oporto) y Goodenough se centró en los cátodos para dar con la primera batería de sodio sólida, que se presentó hace unas semanas.

Según el comunicado de prensa que publicó la Universidad de Texas, a la que Goodenough pertenece ahora mismo, el equipo de investigadores que comandó ha desarrollado un prototipo de baterías recargables más seguras, de mayor duración y más rápidas de cargar. Por otra parte, su densidad energética (su capacidad para almacenar energía) es tres veces mayor que la de las baterías de ion de litio tradicionales. Por último, es barata y, sobre todo, podría servir no solo para dispositivos móviles, sino también para estaciones de recarga eléctrica.

La principal diferencia respecto a las actuales baterías de iones de litio es que estas utilizan electrolitos líquidos para transmitir los iones del ánodo al cátodo. Si la batería se carga muy rápido, puede generar esas indeseadas dendritas que podrían producir un cortocircuito y, en consecuencia, explosiones o deflagraciones. Para que esto no suceda, los investigadores apuestan por metales alcalinos que no formarían dendritas.

Los posibles metales alcalinos son tres: sodio, potasio y litio. Con alguno de ellos debería fabricarse el ánodo, algo que no se ha hecho hasta ahora, y así incrementar la densidad energética del cátodo. La apuesta de Braga es por el sodio, un material con mucha presencia en nuestro planeta, ya que se puede extraer del agua del mar.

Cuando hace dos años Goodenough hablaba de este proyecto de superbatería, decía que el mundo la necesitaba. Si no, “siento que tendremos guerras peleando por las últimas reservas” de litio y, además, “vamos a tener calentamiento global más allá de lo que podamos soportar”, decía entonces, con 92 años. “Todavía tengo tiempo” para hacerlo, aseguraba. Está por ver si finalmente lo ha logrado. De momento, Eric Schmidt, presidente ejecutivo de Google, se ha rendido a esta prometedora innovación.

Esas nuevas baterías irían más allá de los móviles, las tabletas o las cámaras de fotos digitales. Hay otras tecnologías que ahora mismo también las necesitan o en los próximos años las necesitarán tanto como ellos. Y encima, a mayor escala: “Ahora estamos esperando a que las empresas de baterías hagan el desarrollo para fabricar productos. Espero que en dos años tengamos un producto que posibilite el coche eléctrico y que compita con el motor de combustión interna”, afirma Goodenough. A los fabricantes de automóviles eléctricos les puede interesar, ya que su capacidad de funcionamiento se mantiene en condiciones óptimas, según los investigadores, en temperaturas que van desde -20 a 60 grados Celsius. De esta forma, el mal tiempo no afectaría al funcionamiento de, por ejemplo, un coche eléctrico.

Aunque algunos investigadores ponen en duda las bondades de la nueva propuesta, Goodenough espera que la idea sirva para crear unas baterías más seguras, baratas y que tengan “un largo ciclo de vida”. Cuando se materialicen los prototipos, este pionero ya nonagenario sumará una batería más a su larga lista de innovaciones, que además de la de iones de litio ya recoge una de litio-ferrofosfato, que a la fórmula tradicional añade un fosfato de hierro-litio para un producto más seguro y potente, útil en vehículos y robots.  

Mientras tanto, continúa como profesor de Ingeniería Mecánica e investigando. Y termina con un reconocimiento: “Ningún hombre trabaja solo”. Se siente muy afortunado y agradecido por contar con el equipo que, más allá de Braga, trabaja con él y que hoy, a sus 94 años, le permite seguir en la brecha.

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Las imágenes han sido cedidas por John Goodenough o proceden de Wikimedia Commons