Ante el crecimiento global de la demanda eléctrica y la crisis climática, México enfrenta el desafío de fortalecer sus capacidades en almacenamiento de energía. En este contexto, el Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA) impulsa el desarrollo de polímeros π-conjugados con conductividad dual como alternativa a las baterías de ion-litio convencionales.
En medio de la crisis climática y del aumento constante en la demanda global de electricidad, México enfrenta un reto, y al mismo tiempo una oportunidad histórica para desarrollar tecnologías propias para el almacenamiento de energía.
Entre ellas, las baterías de iones litio (ion-Li) son esenciales en este proceso, no sólo porque impulsan la transición hacia una economía con menor huella de carbono, sino también porque representan un sector en plena expansión, cuyo valor global se estima en más de 370 mil millones de dólares para 2035.
Además de producirlas, el desafío también se centra en innovar en los materiales que las conforman. En este sentido, el CIQA, dirige sus esfuerzos al diseño de polímeros semiconductores π-conjugados con conductividad híbrida, una alternativa disruptiva frente a los materiales activos convencionales, con el potencial de transformar el futuro del almacenamiento energético.
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El problema energético global y su impacto en México
El consumo energético mundial continua en ascenso. De acuerdo con la Agencia Internacional de Energía, la demanda de electricidad crecerá alrededor de un 4% anual hasta 2027, impulsada por:
- la electrificación del transporte,
- la expansión de sistemas de climatización, y
- el aumento de centro de datos.
Al mismo tiempo, las emisiones de dióxido de carbono siguen marcando récords históricos, lo que agrava la crisis climática.
En México, este panorama adquiere relevancia estratégica. El país ha invertido en grandes proyectos solares y eólicos, como la central fotovoltaica de Puerto Peñasco en Sonora. Sin embargo, una parte importante de la energía generada a partir de estas fuentes no puede aprovecharse plenamente debido a la ausencia de sistemas de almacenamiento eficientes. En otras palabras, tenemos sol y viento, pero no siempre contamos con dónde almacenarlos.
A ello se suma el peso del sector automotriz. México es uno de los principales productores de vehículos a nivel mundial y su industria comienza a adaptarse a la transición hacia autos eléctricos. Esto implica una creciente demanda de baterías ion-Li, lo que refuerza la necesidad de que el país no sólo adopte esta tecnología, sino que desarrolle capacidades propias en investigación, producción y reciclaje de materiales.
Limitaciones de las baterías de ion litio convencionales
Las baterías ion-Li, presentes desde 1991 en dispositivos electrónicos (cámaras, celulares, laptops) y actualmente en autos eléctricos y sistemas de energía, destacan por su alta densidad y durabilidad. No obstante, enfrentan limitaciones importantes por:
- el uso de electrolitos líquidos inflamables,
- su alto costo,
- la baja sustentabilidad asociada a minerales críticos como cobalto y níquel, y
- la capacidad de almacenamiento restringida en materiales como el grafito.
A estos retos se suma la dependencia de una cadena de suministro global dominada por pocos actores, lo que genera vulnerabilidad económica y tecnológica. Frente a ello, México ha comenzado a delinear una estrategia nacional para aprovechar sus propios recursos de litio, con la intención de incorporarse de manera más activa a la cadena de valor de esta tecnología.
Sin embargo, disponer de litio no resuelve por sí solo los desafíos. La verdadera oportunidad radica en impulsar investigación en nuevos materiales, como los polímeros π-conjugados, que ofrecen flexibilidad, menor impacto ambiental y ausencia de metales pesados, y que hoy se posicionan como una ruta alternativa prometedora para desarrollar baterías más seguras y sostenibles.
Polímeros π-conjugados: la alternativa orgánica
Los polímeros π-conjugados poseen una estructura química basada en cadenas largas con enlaces dobles o triples alternados, lo que permite el movimiento de electrones a lo largo de su estructura, otorgándoles propiedades de semiconductores orgánicos.
Esta característica estructural también genera propiedades ópticas, como emisión de luz bajo radiación UV, que puedan correlacionarse con la extensión de la conjugación del polímero (Figura 1).
En términos simples, funcionan como un “cable eléctrico” que, a diferencia de los metales, pueden modificarse químicamente para ajustar su flexibilidad y elasticidad, peso, estabilidad térmica y química, así como sus propiedades electrónicas y, en especial, su capacidad para transportar iones de litio.
Gracias a esta versatilidad, los polímeros π-conjugados han encontrado aplicaciones que van desde fibras textiles inteligentes y celdas solares hasta pantallas OLED. Hoy, la investigación busca aprovechar estas propiedades para su aplicación en tecnologías como el almacenamiento de energía.
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Conductividad dual como estrategia para optimizar el transporte de carga
En un batería, la energía se almacena y se libera debido al movimiento de dos especies diferentes, los iones, que son desplazados entre los electrodos dentro de la celda, y los electrones, que circulan a través de circuitos externos para alimentar a los dispositivos.
Por lo general, los materiales que forman los electrodos se especializan en una sola tarea, unos favorecen la conducción electrónica y otros facilitan el transporte iónico. Esta limitación genera resistencias internas que reducen la velocidad de carga y la eficiencia energética.
La conductividad dual rompe con esta limitación al combinar ambas funciones en un mismo material. Así, los procesos de carga y descarga se aceleran, se reduce la disipación de energía y se crea la posibilidad de desarrollar baterías más eficientes y seguras.
La propuesta mexicana de polímeros con conductividad dual
En el CIQA se trabaja en una alternativa basada en el diseño de polímeros π-conjugados con conductividad dual. Estos materiales orgánicos poseen una estructura central que conduce electrones (segmento π-conjugado) y cadenas laterales funcionalizadas con grupos como etilenglicol, oxígeno o nitrógeno, que interactúan con las sales de litio y facilitan la migración iónica (fragmento quelatante de litio) (Figura 2).
El resultado es un material con doble función, es decir, trasporte de iones de litio y electrones al mismo tiempo. Esta alternativa permite reducir el uso de aditivos, como solventes inflamables o aglutinantes, y facilita el diseño de electrodos más flexibles y versátiles. En resumen, menos componentes, mayor seguridad y simplicidad en la fabricación y posibilidad de explorar nuevas configuraciones de baterías de próxima generación.
Este desarrollo cuenta con el respaldo de un proyecto del Fondo para la Investigación Científica y Tecnológica (FONCYT) 2025, COAH-2025-C25-C039, financiado por el Consejo Estatal de Ciencia y Tecnología de Coahuila (COECyT Coahuila), lo que garantiza los recursos y la infraestructura necesarios para consolidar la investigación y potenciar su impacto en la transición energética y la sustentabilidad del país.
Para México, esta línea de investigación ofrece una oportunidad estratégica, no sólo para extraer el mineral, sino desarrollar conocimiento y materiales de alto valor agregado que permitan insertarse en la cadena global de innovación energética.
Autores: Dra. Rosa Martha Jiménez Barrera, Dr. José de Jesús Kú Herrera, Departamento de Química Macromolecular y Nanomateriales del CIQA; Dr. Eduardo Arias, Dra. Ivana Moggio, Departamento de Materiales Avanzados del CIQA; Dr. Arián Espinosa Roa, Departamento de Procesos de Transformación del CIQA; Lic. Mitzy Lucila de la Rosa Rocha, estudiante de posgrado del CIQA; Pedro Azahel Valdez Gómez, estudiante de la Universidad Tecnológica de Altamira.
Referencias:
- Future Market Insights. Lithium-Ion Battery Market, 2025–2035 [Internet]. Disponible en: https://www.futuremarketinsights.com/reports/lithium-ion-battery-market
- International Energy Agency. Global Energy Review 2025 [Internet]. Disponible en: https://www.iea.org/reports/global-energy-review-2025
- Comisión Federal de Electricidad. Con inversión de 14 690 mdp en granja solar en Puerto Peñasco, CFE busca depender menos de EU. Forbes México [Internet]. 2025 Apr 21. Disponible en: https://forbes.com.mx/con-inversion-de-14-mil-690-mdp-en-granja-solar-en-puerto-penasco-cfe-busca-depender-menos-de-eu/
- Nitta N, Wu F, Lee JT, Yushin G. Li-ion battery materials: present and future. Materials Today. 2015;18(5):252–264. doi:10.1016/j.mattod.2014.10.040
- Li M, Ruan W, Zhang M. Advances in organic polymer electrode materials for ion batteries: A comprehensive review. Polymer. 2024;307:127244. doi:10.1016/j.polymer.2024.127244
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