Una nueva batería promete superar a las de iones de litio en todos los sentidos

Las baterías de iones de litio alimentan casi todo en estos días, gracias a sus cualidades únicas. Aunque omnipresentes, no son perfectas, razón por la que se están realizando investigaciones para encontrar mejores soluciones para el almacenamiento de energía eléctrica. Las baterías de aluminio-azufre muestran características prometedoras, pero el progreso ha sido limitado hasta la llegada de varios ingenieros del MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts).

Los investigadores llevan décadas buscando encontrar la mejor fórmula para las celdas de una batería. En este momento, las mejores soluciones provienen de los distintos tipos de baterías de iones de litio. Son relativamente baratas de hacer y ofrecen una durabilidad y una densidad de energía razonables. Pero siempre es una suma de compensaciones entre sus características. Es por eso que la ciencia intenta encontrar mejores alternativas, a pesar de que las baterías de iones de litio parecen arraigadas para siempre en nuestras vidas.

Por el momento, se prevé que la industria cambie a productos químicos que reemplacen a los materiales más costosos como el litio, el níquel y el cobalto por otros más disponibles, como el aluminio o el hierro. De acuerdo con un artículo publicado en la revista Nature, se describe un nuevo tipo de batería que utiliza aluminio y azufre como componentes principales. La química promete ofrecer una solución económica y una mejora significativa en la densidad de energía y la capacidad de carga rápida, y sirve tanto para coches como una casa.

Suena como el santo grial de las baterías, pero las baterías de aluminio y azufre no son nuevas. El motivo por el que no están más presentes en nuestras vidas son las dendritas que se forman entre sus electrodos. Estos pueden provocar cortocircuitos, matando efectivamente la batería en muy poco tiempo. La investigación indica que un nuevo tipo de electrolito puede prevenir la formación de dendritas, pero hay truco. Para que funcione eficientemente, debe mantenerse justo por encima del punto de ebullición del agua, a 110 grados Celsius.

El artículo publicado en Nature muestra que el electrolito ideal es un compuesto de sal fundida formado por las sales del sodio, potasio y aluminio. El ingrediente crítico es el cloroaluminato (AlCl₃), que hace que el electrolito de sal fundida sea mucho mejor que los líquidos iónicos a temperatura ambiente utilizados hasta ahora. El resultado no es asombroso, con velocidades de carga rápidas de hasta 200 °C, y la batería está soportando cientos de ciclos a velocidades de carga muy altas sin aparente formación de las dendritas de aluminio.

Lo que es más importante, se prevé que el precio a nivel de celda sea una sexta parte del de las baterías de iones de litio actuales. Sin embargo, no todo es perfecto, ya que cualquier tipo de contaminación de los materiales con el agua puede conducir a la producción de sulfuro de hidrógeno (H₂S). Este es un gas que es a la vez venenoso y altamente inflamable. Sin embargo, siempre que los componentes de la batería no entren en contacto con el agua (o vapor de agua en el aire), el nuevo tipo de batería debería ser mucho más segura.

Las patentes de estas baterías de aluminio y azufre han sido otorgadas bajo licencia a una de las empresas derivadas del MIT, de nombre Avanti, la cual ha sido cofundada por uno de los autores del estudio que describe este diseño. El siguiente paso ahora es escalar los prototipos a un tamaño real y hacer numerosas pruebas para comprobar si se conserva las mismas propiedad  y otorga los mismos resultados que en el laboratorio.

Fuente: Híbridos y Eléctricos, MIT