El CSIC ha puesto sobre la mesa, en un mismo mapa, las químicas que aspiran a desbancar al litio: sodio, calcio, magnesio, vanadio y electrolitos sólidos. Son los materiales avanzados para baterías con los que varios de sus institutos buscan equipos más duraderos, más seguros y, sobre todo, fabricables con recursos que no escasean.
Desde el Acuerdo de París de 2015, electrificar el transporte, la climatización y la industria se ha convertido en la estrategia climática por defecto. Pero almacenar exige baterías capaces de aguantar miles de ciclos sin arder, sin depender de materias primas concentradas en unos pocos países y sin disparar el coste. La tecnología que domina ese mercado es la misma que Sony puso a la venta en 1991: las baterías de iones de litio.
El litio hizo posibles el móvil y el portátil: mucha energía en poco peso y poco volumen. Tres décadas después, ese mérito se ha vuelto un techo. Y hay un problema añadido. El electrolito líquido que separa los electrodos es orgánico e inflamable: un golpe, una sobrecarga o una temperatura alta pueden liberar gases tóxicos y, en el peor de los casos, provocar un incendio. Los incidentes con patinetes eléctricos llevaron a Renfe a prohibir su acceso en todos los trenes de viajeros desde diciembre de 2023.
Los equipos del área de Materia del CSIC llevan años trabajando en ese hueco. Cada instituto ataca una química distinta, pero el objetivo es el mismo. Lo resume Ainara Aguadero, científica titular del grupo de Conversión y Almacenamiento de Energía del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC): lograr mayor densidad energética, mayor seguridad, materiales no críticos de bajo coste y procesados escalables de bajo impacto ambiental.
Más allá del litio: sodio, calcio y magnesio
En el Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB), los grupos de M. Rosa Palacín y Alexandre Ponrouch apuestan por elementos mucho más repartidos por la corteza terrestre. El sodio es químicamente parecido al litio y su tecnología está ya bastante desarrollada, porque se ha podido aprender de la primera. El calcio y el magnesio juegan otra carta: cada ion libera dos electrones en lugar de uno. Es como pagar con una moneda de dos euros en vez de con dos monedas de uno. Menos viajes, más energía por unidad de peso.
La escala geológica respalda la apuesta. El calcio, el sodio, y el magnesio son el quinto, sexto y octavo elemento más abundante de la corteza terrestre; el litio, según los datos de la Real Sociedad de Química del Reino Unido, queda más allá de la trigésima posición. Ponrouch lo plantea sin rodeos: las baterías de calcio o magnesio pueden tener un papel importante en el despliegue masivo de las renovables porque hay recursos suficientes y mucho mejor distribuidos. Con el litio, sostiene, eso no se puede conseguir, y menos a un coste asequible.
El litio no se agota mañana, pero la abundancia geológica decide qué química ganará la próxima década.
Del prototipo de 50 kilovatios al electrolito que no arde
El trabajo empieza muy pequeño. En los laboratorios del ICMAB se ensamblan celdas en formato de pila de botón —del tamaño de una moneda— que se someten a ciclos de carga y descarga para ver cómo envejecen los materiales. Para entender qué ocurre a escala atómica, los equipos recurren al Laboratorio Conjunto CSIC-ALBA, en funcionamiento desde diciembre de 2024 y situado a menos de tres kilómetros del ICMAB, junto al Sincrotrón ALBA.
Otra familia tecnológica renuncia a la ligereza a cambio de versatilidad. Son las baterías de flujo redox, que guardan la energía no en los electrodos, sino en electrolitos alojados en grandes depósitos externos. Al desacoplar potencia y capacidad se adaptan bien a los parques de renovables. Lo explica Zoraida González, del grupo de Materiales Compuestos del Instituto de Ciencia y Tecnología del Carbono (INCAR), en Oviedo.
De esa línea nació Vanaflow Energy Systems, una spinoff constituida en 2023 por investigadores del INCAR, del Instituto de Tecnología Química de Valencia y del Instituto de Carboquímica de Zaragoza, y que ahora busca inversores. El recorrido es medible: la plataforma interdisciplinar Flowbat presentó un primer prototipo de 1 kW y la etapa siguiente, TransEner+, uno de 50 kW. En paralelo, el INCAR desarrolla electrodos tridimensionales de carbono impresos en 3D por extrusión a partir de subproductos del carbón y del petróleo.
El segundo gran frente es la seguridad, y ahí el culpable tiene nombre: el electrolito líquido. Sustituirlo por uno sólido no solo evita fugas y fuegos. También abre la puerta a electrodos con mucha más densidad energética. Aguadero apunta que esa combinación podría llegar a multiplicar por diez la energía almacenada. En el ICMM trabajan con electrolitos inorgánicos de haluros y óxidos, cuya estructura cristalina permite afinar propiedades. No todo depende del material: importan las interfases, cómo se unen entre sí.
De eso se ocupa otra comunidad. Pilar Tiemblo, del Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros (ICTP), coordina desde 2019 proyectos europeos sobre electrolitos poliméricos. Los polímeros son materia blanda: no fluyen, pero se adaptan a la superficie rugosa de los electrodos y generan interfases excelentes. Además, frenan la pérdida de capacidad en cada ciclo y reducen el riesgo de cortocircuito. Jon Maiz y Alberto Álvarez, del Centro de Física de Materiales de Donostia-San Sebastián, estudian en detalle esos procesos de frontera para exprimir su potencial.
Lo que falta no es química, es fábrica
Leído en conjunto, el catálogo dice algo más que ‘hay muchas químicas’. Dice que la industria ha empezado a diversificar en lugar de seguir exprimiendo una sola receta. Varias de estas líneas han saltado ya al mercado en forma de patentes y empresas, según el balance difundido por el CSIC. El resto sigue en el laboratorio.
Conviene no confundir un catálogo de líneas de trabajo con un resultado cerrado. Ninguna de estas químicas es todavía una batería comercial madura, y el dato más llamativo —multiplicar por diez la energía almacenada— es un techo teórico. Antes hay que resolver un problema de ingeniería: las interfases entre un electrolito sólido y un electrodo que se dilata y se contrae en cada ciclo. Ahí se atascan muchos prototipos: la distancia entre una pila de botón y una celda de automoción no se mide en química, sino en fábrica.
El siguiente hito no será un titular de laboratorio. Si Vanaflow cierra su ronda y escala sus baterías de flujo, y si el laboratorio conjunto con ALBA deja ver por qué fallan ciertas interfases, sabremos si el calendario se cumple. La pregunta útil no es qué química gana. Es cuántas pueden convivir: el almacenamiento de un móvil y el de un parque solar no necesitan lo mismo.
🔬 Ficha del Descubrimiento
- Qué se ha descubierto: El CSIC reúne las principales líneas de materiales para baterías más allá del litio: sodio, calcio, magnesio, vanadio y electrolitos sólidos.
- Dónde: Institutos del CSIC en Madrid (ICMM, ICTP), Barcelona (ICMAB), Oviedo (INCAR), Valencia (ITQ), Zaragoza (ICB) y Donostia-San Sebastián (CFM), con el Laboratorio Conjunto CSIC-ALBA en el Sincrotrón ALBA.
- Institución responsable: Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), a través de varios institutos del área de Materia.
- Cuándo: Balance difundido en octubre de 2026; incluye líneas activas desde 2019, el laboratorio conjunto operativo desde diciembre de 2024 y prototipos de flujo de hasta 50 kW.
- Impacto a futuro: De su escalado industrial depende que el almacenamiento energético deje de apoyarse en materias primas críticas y gane en seguridad.
