Investigadores de la Universidad Cornell han desarrollado un método para regenerar los electrodos de baterías de iones de litio desgastadas. Se llama DEER, siglas de Direct Electrode-to-Electrode Regeneration. No tritura la batería. No la reduce a metales. Retira una capa de residuos que se acumula con el uso y devuelve el electrodo a un estado casi nuevo. En laboratorio, las celdas tratadas recuperaron hasta el 95 % de su capacidad original. Además, se degradaron más despacio que las celdas sin tratar. El coste estimado también es menor que el del reciclaje convencional. El método tiene límites claros. Exige desmontar la celda y solo funciona si el fallo se debe a esa capa de residuos. Aun así, apunta a una vía distinta para dar una segunda vida a los paquetes de baterías de los coches eléctricos. En este artículo repasamos cómo funciona, qué cifras aporta y qué falta por demostrar.

El problema: una capa que crece con cada carga

Una batería de iones de litio envejece por varias causas. Una de las más comunes es la interfase de electrolito sólido, conocida como SEI por sus siglas en inglés. Es una película que se forma sobre los electrodos durante los ciclos de carga y descarga.

Una capa fina de SEI es necesaria. Protege el electrodo y permite que la celda funcione. El problema llega cuando esa capa engorda. Entonces frena el movimiento de los iones de litio. Sube la resistencia interna y baja la capacidad. Así lo explica TechSpot donde se detalla que este acúmulo es una de las causas habituales de pérdida de rendimiento.

Este fenómeno tiene una consecuencia práctica. Los paquetes de baterías de los coches eléctricos suelen retirarse cuando caen hasta un 70-80 % de su capacidad original. En ese punto ya no cumplen los requisitos de autonomía y rendimiento del vehículo. Sin embargo, muchos de sus electrodos siguen siendo funcionales. La batería no está agotada en sentido estricto. Está obstruida por su propia capa de SEI.

Ese es el margen que quiere aprovechar el equipo de Cornell.

Cómo funciona el proceso DEER

El planteamiento es directo. Se abre la celda usada. Se extraen los electrodos sin romperlos. Se mantienen unidos a la lámina metálica que hace de colector de corriente. Después se sumergen en un baño electroquímico que contiene 1,3-dimetil-2-imidazolidinona, un disolvente que los autores abrevian como DMI.

El disolvente disuelve la capa gruesa de SEI. El electrodo queda intacto. Según New Atlas, el proceso deja además una fina capa de fluoruro de litio que estabiliza el electrodo y frena el crecimiento posterior de la interfase. Con los electrodos ya renovados se montan celdas nuevas.

DEER es el producto central de esta historia y conviene situarlo bien. No es una máquina ni un dispositivo comercial. Es un proceso de laboratorio. Su idea de fondo es cambiar el enfoque. La batería deja de verse como una fuente de metales. Pasa a verse como un conjunto de piezas reparables. El electrodo es la pieza valiosa y el proceso intenta conservarla entera.

El reciclaje convencional actúa de otra manera. Tritura las celdas y obtiene una mezcla pulverulenta llamada masa negra. Después aplica calor elevado, reactivos químicos o ambos. Así recupera litio, cobalto, níquel, manganeso, cobre y aluminio. Esos materiales hay que volver a procesarlos para fabricar electrodos nuevos. Es un camino largo, y por el camino se destruyen componentes que aún podían servir.

Las cifras del laboratorio

Los resultados son el punto fuerte del trabajo. Las celdas regeneradas recuperaron hasta el 95 % de su capacidad original. Las pruebas se hicieron con baterías que conservaban entre el 70 % y el 80 % de esa capacidad, según recoge electrive.

La degradación posterior también mejoró. Las baterías degradadas sin tratar perdían capacidad a un ritmo del 0,072 % por ciclo. Las restauradas con DEER lo hacían al 0,042 % por ciclo. A esos ritmos, cada 100 ciclos suponen una pérdida de 7,2 puntos frente a 4,2 puntos. Esa mejora se mantuvo durante unos 800 ciclos, antes de que la pérdida aumentara.

Hay un dato adicional. Una batería que ya había sido regenerada una vez se trató por segunda vez. Volvió a alcanzar el 90 % de su capacidad original. Esto sugiere que el proceso podría repetirse, aunque el resultado dependería del estado de cada celda.

Conviene leer estas cifras con calma. Son resultados de laboratorio. Se obtuvieron con celdas concretas y en condiciones controladas. Un paquete de un coche real reúne cientos de celdas con historiales distintos. Cada una envejece a su manera. Trasladar un 95 % de laboratorio a una planta industrial exige validación adicional.

Coste y comparación con el reciclaje actual

La economía es la otra mitad del argumento. Cornell estima que las celdas recicladas con DEER costarían 15,25 dólares por kilogramo. El reciclaje mediante pirometalurgia o hidrometalurgia costaría 26,31 dólares por kilogramo. Son las cifras que recoge TechSpot.

Hay un matiz importante. Esa estimación no incluye la recuperación del DMI. El disolvente supone alrededor del 63 % del coste del proceso. Si se pudiera reutilizar, la economía mejoraría. Si no, el ahorro sería menor. La recuperación del disolvente pasa a ser una pieza clave para cualquier versión industrial.

Límites que conviene tener claros

DEER no sirve para todas las baterías. Funciona mejor cuando la pérdida de rendimiento se debe sobre todo a la acumulación de SEI. Si la celda ha perdido litio, tiene partículas agrietadas o sufre daños estructurales o mecánicos, el baño no lo arregla. Esas baterías seguirían necesitando el reciclaje convencional.

También hay obstáculos prácticos. Los electrodos deben extraerse de la celda, procesarse y lavarse antes de reutilizarse. Los investigadores probaron a inyectar la solución de DMI directamente en celdas intactas. Los resultados fueron pobres. Por tanto, una versión comercial exigiría desmontar las baterías y manipular los electrodos con mucho cuidado. Es un paso caro y difícil de automatizar. Los formatos de celda varían según el fabricante, y cada uno plantea su propio reto de apertura.

Hay otro límite de partida. Un paquete puede mezclar celdas en buen estado con celdas dañadas. Habría que clasificarlas antes de decidir el tratamiento. Ese diagnóstico previo añade tiempo y coste, y hoy no forma parte de los cálculos publicados.

Reflexiones adicionales

La idea de fondo de DEER es sensata. Reparar suele ser mejor que fabricar de nuevo. Cada electrodo que se conserva evita un proceso completo de extracción, refinado y síntesis de materiales. En el caso de las baterías, esa cadena es larga y consume mucha energía.

Aun así, el método no sustituye al reciclaje tradicional. Lo complementa. Un flujo razonable clasificaría las celdas según su fallo. Las que solo sufren exceso de SEI irían a regeneración. Las que tienen daños graves irían a recuperación de metales. Este reparto aprovecharía lo mejor de cada técnica.

El cuello de botella no es químico. Es logístico e industrial. Hace falta desmontar celdas de forma segura, clasificarlas rápido y recuperar el disolvente. Sin esos tres elementos, las cifras de laboratorio no se traducirán en una planta rentable. Es lo que habrá que vigilar en los próximos años.

Para el usuario de un coche eléctrico, el mensaje es prudente. Todavía no hay un servicio comercial que regenere baterías con este método. Pero la línea de investigación es relevante. Si prospera, podría alargar la vida útil de los paquetes y reducir la presión sobre las materias primas. Seguiremos el asunto por si aparecen datos de pruebas con celdas comerciales.