Investigadores de la australiana Universidad RMIT han encontrado una manera de reemplazar el electrolito de las baterías de iones de litio con agua, una innovación que podría eliminar por completo el riesgo de incendio de los dispositivos.
Hasta ahora, el equipo ha creado baterías del tamaño de un botón que han alcanzado una densidad de energía de 75 vatios-hora por kilogramo (Wh kg-1) , o el 30 por ciento de las últimas baterías de automóviles Tesla.
"Utilizamos materiales como el magnesio y el zinc que abundan en la naturaleza, son económicos y menos tóxicos que las alternativas utilizadas en otros tipos de baterías, lo que ayuda a reducir los costos de fabricación y reduce los riesgos para la salud humana y el medio ambiente", dice el investigador principal, Tianyi Ma.
Las baterías de agua iones
"Lo que diseñamos y fabricamos se llaman baterías acuosas de iones metálicos, o podemos llamarlas baterías de agua", explica Ma, de la Facultad de Ciencias.
El equipo utiliza agua en lugar de electrolitos orgánicos -que permiten el flujo de corriente eléctrica entre los terminales positivo y negativo-, lo que significa que sus baterías no pueden incendiarse ni explotar, a diferencia de sus homólogas de iones de litio.
"Para hacer frente a los problemas de eliminación al final de la vida útil a los que se enfrentan los consumidores, la industria y los gobiernos de todo el mundo con la actual tecnología de almacenamiento de energía, nuestras baterías pueden desmontarse de forma segura y los materiales pueden reutilizarse o reciclarse", explica Ma.
El equipo ha fabricado una serie de baterías de prueba a pequeña escala para numerosos estudios revisados por expertos con el fin de abordar diversos retos tecnológicos, como el aumento de la capacidad de almacenamiento de energía y la vida útil.
En su último trabajo, publicado en Advanced Materials, han superado un reto importante: el crecimiento de dendritas disruptivas, formaciones metálicas puntiagudas que pueden provocar cortocircuitos y otros fallos graves.
El equipo recubrió las piezas afectadas de la batería con un metal llamado bismuto y su óxido (también conocido como óxido) como capa protectora que impedía la formación de dendritas.
"Nuestras baterías duran ahora bastante más -comparables a las baterías comerciales de iones de litio del mercado-, lo que las hace ideales para el uso intensivo y a alta velocidad en aplicaciones del mundo real.
"Con una capacidad impresionante y una vida útil prolongada, no sólo hemos avanzado en la tecnología de las baterías, sino que también hemos integrado con éxito nuestro diseño con paneles solares, mostrando un almacenamiento de energía renovable eficiente y estable".
Avances en densidad energética****
La batería de agua del equipo está acortando distancias con la tecnología de iones de litio en cuanto a densidad energética, con el objetivo de utilizar el menor espacio posible por unidad de energía.
"Recientemente hemos fabricado una batería de agua de iones de magnesio que tiene una densidad energética de 75 vatios-hora por kilogramo (Wh kg-1), hasta un 30% la de las últimas baterías de los coches Tesla. El siguiente paso es aumentar la densidad energética de nuestras baterías de agua desarrollando nuevos nanomateriales como materiales de los electrodos".
Según Ma, es probable que el magnesio sea el material elegido para las futuras baterías de agua. "Las baterías de agua de iones de magnesio tienen potencial para sustituir a las de plomo-ácido a corto plazo -como en uno o tres años- y para reemplazar potencialmente a las de iones de litio a largo plazo, de aquí a 5 o 10 años".
"El magnesio es más ligero que los metales alternativos, incluidos el zinc y el níquel, tiene una mayor densidad de energía potencial y permitirá baterías con tiempos de carga más rápidos y mejor capacidad para soportar dispositivos y aplicaciones de alto consumo energético".
Según Ma, las baterías del equipo son adecuadas para aplicaciones a gran escala, por lo que resultan ideales para el almacenamiento en red y la integración de energías renovables, sobre todo en términos de seguridad.
"A medida que nuestra tecnología avance, otros tipos de aplicaciones de almacenamiento de energía a menor escala, como la alimentación de los hogares y los dispositivos de entretenimiento de las personas, podrían hacerse realidad".
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