Nueva batería de metal líquido
Unos investigadores de la Escuela de Ingeniería Cockrell de la Universidad de Texas en Austin han construido un nuevo tipo de batería que combina los muchos beneficios de las opciones existentes, eliminando sus principales deficiencias y ahorrando energía.
La mayoría de las baterías están compuestas por electrodos de estado sólido, como las baterías de iones de litio para aparatos electrónicos portátiles, o por electrodos de estado líquido, incluyendo baterías de flujo para redes inteligentes. Los investigadores de la UT han creado lo que llaman «batería de metal líquido a temperatura ambiente«, que incluye lo mejor de los mundos de las baterías de estado líquido y sólido.
Las baterías de estado sólido tienen una gran capacidad de almacenamiento de energía, pero normalmente se enfrentan a numerosos problemas que hacen que se degraden con el tiempo y se vuelvan menos eficientes. Las baterías de estado líquido pueden suministrar energía de manera más eficiente, sin el deterioro a largo plazo de los dispositivos de estado vendido, pero o bien se quedan cortas en las altas demandas de energía o requieren recursos importantes para calentar constantemente los electrodos y mantenerlos fundidos.
Los electrodos metálicos de la batería del equipo pueden permanecer licuados a una temperatura de 20 grados centígrados, la temperatura de funcionamiento más baja jamás registrada para una batería de metal líquido, según los investigadores. Esto representa un cambio importante, porque las actuales baterías de metal líquido deben mantenerse a temperaturas superiores a los 240 grados centígrados.
«Esta batería puede proporcionar todos los beneficios del estado sólido y líquido, incluyendo más energía, mayor estabilidad y flexibilidad, sin las desventajas respectivas, mientras que también ahorra energía», dijo Yu Ding, investigador postdoctoral del grupo de investigación del profesor asociado Guihua Yu en el Departamento Walker de Ingeniería Mecánica. Ding es el autor principal de un artículo sobre la batería que el equipo publicó recientemente en la revista Advanced Materials.
La batería incluye una aleación de sodio y potasio como ánodo y una aleación de galio como cátodo. En el artículo, los investigadores señalan que podría ser posible crear una batería con puntos de fusión aún más bajos utilizando diferentes materiales.
La batería promete más energía que las actuales baterías de iones de litio, que son la columna vertebral de la mayoría de los aparatos electrónicos personales. Puede cargarse y suministrar energía varias veces más rápido, según los investigadores.
Debido a los componentes líquidos, la batería se puede ampliar o reducir fácilmente, dependiendo de la energía necesaria. Cuanto más grande es la batería, más energía puede entregar. Esa flexibilidad permite que estas baterías puedan alimentar potencialmente todo, desde teléfonos inteligentes y relojes hasta la infraestructura que sustenta el movimiento hacia la energía renovable.
«Estamos entusiasmados al ver que el metal líquido podría proporcionar una alternativa prometedora para reemplazar los electrodos convencionales», dijo el profesor Yu. «Dada la alta densidad de energía y potencia demostrada, esta innovadora celda podría ser potencialmente implementada tanto para las redes eléctricas inteligentes como para la electrónica portátil».
Los investigadores han pasado más de tres años en este proyecto, pero el trabajo aún no ha terminado. Muchos de los elementos que constituyen la columna vertebral de esta nueva batería son más abundantes que algunos de los materiales clave de las baterías tradicionales, lo que hace que su producción a gran escala sea potencialmente más fácil y menos costosa. Sin embargo, el galio sigue siendo un material caro. Encontrar materiales alternativos que puedan ofrecer el mismo rendimiento y al mismo tiempo reducir el costo de producción sigue siendo un desafío clave.
El siguiente paso para aumentar la potencia de la batería con metales a temperatura ambiente es mejorar los electrolitos, los componentes que permiten que la carga eléctrica fluya a través de la batería.
«Aunque nuestra batería no puede competir con las baterías de metal líquido de alta temperatura en la etapa actual, se espera una mejor capacidad de potencia si se diseñan electrolitos avanzados con una alta conductividad», dijo Ding. (Fuente: NCYT Amazings)
