Con un electrolito sólido y una capa protectora en los electrodos, esta batería mejora la resistencia a la humedad, la estabilidad térmica y tiene una vida útil de más de 10.000 ciclos con mínima pérdida de capacidad.
Nuevo diseño mejora la duración de las baterías de aluminio
El almacenamiento a gran escala de energía solar y eólica es fundamental para integrar fuentes de energía renovables en las redes eléctricas de cualquier país. Sin embargo, la falta de tecnologías de baterías seguras, fiables y sostenibles representa un desafío significativo para avanzar hacia una transición energética limpia. Ahora, investigadores han diseñado una batería de iones de aluminio (Al-ion) económica y respetuosa con el medio ambiente que podría ser clave en este proceso, según un artículo publicado en ACS Central Science.
Limitaciones de las baterías actuales
Las baterías de iones de litio (Li-ion) son ampliamente utilizadas en dispositivos electrónicos de consumo, herramientas eléctricas y vehículos eléctricos debido a su alta densidad energética. No obstante, el litio presenta desventajas significativas para aplicaciones a gran escala. En primer lugar, su elevado costo dificulta su implementación en sistemas de almacenamiento energético para redes eléctricas. Además, las baterías de Li-ion presentan riesgos de inflamabilidad, lo que plantea importantes problemas de seguridad.
Como alternativa, las baterías recargables de Al-ion han surgido como una opción prometedora para sistemas de almacenamiento energético a largo plazo. Sin embargo, los electrolitos líquidos más comunes en estas baterías, como el cloruro de aluminio, presentan limitaciones graves: corroen el ánodo de aluminio y son extremadamente sensibles a la humedad, lo que agrava el problema de la corrosión. Estas limitaciones reducen la estabilidad y el rendimiento eléctrico con el tiempo. Por ello, el equipo liderado por Wei Wang y Shuqiang Jiao se propuso desarrollar una batería de Al-ion mejorada que supere estos desafíos.
Innovaciones en el diseño de la batería
El equipo de investigación logró transformar el electrolito tradicional en un electrolito sólido añadiendo sal de fluoruro de aluminio inerte. Este material tiene una estructura porosa tridimensional que facilita el movimiento de los iones de aluminio a través del electrolito, incrementando la conductividad. Además, los investigadores incorporaron un aditivo de fluoroetileno carbonato, que forma una delgada capa sólida protectora en los electrodos, evitando la formación de cristales de aluminio que podrían degradar la salud de la batería.
Resultados destacados
Las pruebas realizadas en esta batería demostraron una mejora significativa en su resistencia a la humedad, así como en su estabilidad física y térmica. De hecho, la batería pudo soportar repetidos impactos con objetos afilados y temperaturas de hasta 200 °C sin comprometer su funcionamiento. Además, esta batería de estado sólido mostró una vida útil excepcional, superando los 10.000 ciclos de carga y descarga con una pérdida de capacidad inferior al 1%.
Otra ventaja importante del diseño es su enfoque en la sostenibilidad. La mayor parte del fluoruro de aluminio utilizado puede recuperarse mediante un simple lavado, permitiendo su reciclaje para fabricar nuevas baterías con un rendimiento ligeramente reducido. Este aspecto no solo reduce los costos de producción, sino que también mejora la sostenibilidad del sistema.
Hacia un almacenamiento energético más eficiente y sostenible
Este nuevo diseño de batería de Al-ion representa un avance significativo hacia la creación de sistemas de almacenamiento de energía duraderos, económicos y seguros. La posibilidad de recuperar y reutilizar materiales clave refuerza el enfoque sostenible de esta tecnología. Sin embargo, los investigadores reconocen que es necesario continuar mejorando la densidad energética y la vida útil antes de que esta tecnología esté lista para su comercialización.
El desarrollo de baterías avanzadas, como la de Al-ion, es esencial para apoyar el crecimiento de las energías renovables y construir una infraestructura energética sostenible que minimice los impactos ambientales. Este tipo de innovación marca un paso crucial hacia un futuro energético más limpio y resiliente.
Vía www.acs.org
