Bronces de tungsteno, intercalación y riesgo corporativo: cómo M. Stanley Whittingham creó la primera batería de litio recargable

A principios de la década de 1970, el químico M. Stanley Whittingham se presentó ante un comité de la Junta Directiva de Exxon en Nueva York para exponer una breve presentación sobre la intercalación química. Nacido en Nottingham, Inglaterra, el 22 de diciembre de 1941, Whittingham había dedicado la década anterior a estudiar cómo se desplazan los iones alcalinos a través de redes cristalinas sólidas. Explicó a los ejecutivos corporativos de qué manera la inserción de iones en materiales laminados podía permitir el almacenamiento reversible de energía. Apenas una semana después de su exposición, la alta dirección de Exxon autorizó un importante esfuerzo de ingeniería corporativa para transformar su concepto en una batería funcional.

De Stamford y Oxford a Stanford

El recorrido de Whittingham comenzó en la Stamford School, a la que asistió desde 1960, antes de ingresar al New College de la Universidad de Oxford para estudiar química. Con el apoyo de la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos, su trabajo de grado examinó la recombinación de átomos de oxígeno en bronces de óxido de tungsteno, lo que dio lugar a su primera publicación en Transactions of the Faraday Society en 1965. Financiada por una beca del Gas Council, su investigación doctoral (D.Phil.) reveló que la rápida movilidad iónica de los iones alcalinos determinaba las rutas de reducción de los bronces de tungsteno. En 1968, Whittingham se trasladó a la Universidad de Stanford para trabajar con Robert Huggins en el transporte iónico rápido en materiales de beta-alúmina, obteniendo el Premio al Autor Joven de la Sociedad Electroquímica por su labor.

El avance de la intercalación en Exxon

Whittingham se incorporó a los Laboratorios de Investigación Corporativa de Exxon en 1972 como parte de una iniciativa dedicada a investigar opciones de energía no derivadas del petróleo. En colaboración con científicos clave como Fred Gamble y Arthur Thompson, demostró que la intercalación química permitía que los iones de litio entraran y salieran de las estructuras anfitrionas de forma reversible sin destruir el entramado cristalino. Este mecanismo constituyó la base técnica del proyecto de baterías de Exxon. Tras su presentación ante la junta directiva, Exxon financió un esfuerzo de desarrollo a gran escala. Whittingham solicitó patentes clave para la tecnología en 1973, y el equipo publicó sus resultados fundamentales sobre la batería recargable de litio en la revista Science en 1976.

La institucionalización de la electroquímica del estado sólido

Para respaldar el floreciente campo de la electroquímica del estado sólido, Whittingham cofundó en 1980 la revista Solid State Ionics, editada por North-Holland en inglés, francés y alemán. Desempeñó el cargo de editor principal durante 20 años. Durante su etapa en Exxon, Whittingham pasó de ser un científico de laboratorio a jefe de grupo y director del Laboratorio de Ciencias Catalíticas y del Estado Sólido. Más adelante, dirigió la División de Tecnología de Ingeniería Química durante un impulso corporativo hacia los combustibles sintéticos, como el petróleo de esquisto y la gasificación del carbón, antes de dirigir brevemente la investigación en ciencia de rocas en Schlumberger.

Liderazgo académico en Binghamton

En 1988, Whittingham se incorporó al cuerpo docente de la Universidad de Binghamton (Universidad Estatal de Nueva York) para crear programas interdisciplinarios de ciencia de materiales. Se desempeñó como director fundador del Instituto para la Investigación de Materiales hasta 2018, dirigió el programa de posgrado en Ciencia e Ingeniería de Materiales durante más de una década y ocupó el cargo de vicerrector de Investigación. Sus investigaciones atrajeron financiación continua del Departamento de Energía de los Estados Unidos, culminando con su dirección de un Centro de Investigación Fronteriza en Energía que se trasladó a Binghamton en 2014. Whittingham también se unió al consorcio Battery500, financiado por el Departamento de Energía, cuyo objetivo era desarrollar baterías de alta densidad capaces de alcanzar los 500 vatios-hora por kilogramo.

Según el comité del Premio Nobel, las investigaciones iniciales de Whittingham sobre la intercalación química sentaron las bases físicas para el almacenamiento recargable de energía moderno. Su pionera síntesis entre la química del estado sólido y las aplicaciones energéticas lo llevó finalmente a compartir el Premio Nobel de Química de 2019 con John Goodenough y Akira Yoshino, consolidando la alimentación de energía portátil moderna y el transporte eléctrico en los principios básicos del estado sólido.

Imagen de portada: ilustración generada con IA; no es una fotografía documental.

Fuente: Nobel Prize M. Stanley Whittingham