Descubre cómo las baterías serían más ecológicas

La idea tiene el potencial para aplicaciones a gran escala, incluido el almacenamiento de energía solar y eólica. Los investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia, y el Instituto Nacional de Química, Eslovenia, están detrás de la idea.

El uso de la tecnología de batería de aluminio podría ofrecer varias ventajas, incluida una alta densidad de energía teórica y el hecho de que ya existe una industria establecida para su fabricación y reciclaje. En comparación con las baterías actuales de iones de litio, el nuevo concepto de los investigadores podría resultar en costos de producción notablemente más bajos.

"Los costos de materiales y los impactos ambientales que prevemos de nuestro nuevo concepto son mucho más bajos de lo que vemos hoy, lo que los hace factibles para usos a gran escala, como parques de celdas solares o almacenamiento de energía eólica, por ejemplo", dice Patrik Johansson, Profesor del Departamento de Física de Chalmers.

"Además, nuestro nuevo concepto de batería tiene el doble de densidad de energía en comparación con las baterías de aluminio que son 'de última generación' en la actualidad".

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Los diseños anteriores para baterías de aluminio han utilizado el aluminio como el ánodo (el electrodo negativo) y el grafito como el cátodo (el electrodo positivo). Pero el grafito proporciona un contenido energético demasiado bajo para crear celdas de batería con un rendimiento suficiente para ser útil.

Pero en el nuevo concepto, presentado por Patrik Johansson y Chalmers, junto con un grupo de investigación en Liubliana dirigido por Robert Dominko, el grafito ha sido reemplazado por un cátodo orgánico nanoestructurado, hecho de la molécula de antraquinona a base de carbono.

El cátodo de antraquinona ha sido ampliamente desarrollado por Jan Bitenc, anteriormente investigador invitado en Chalmers del grupo del Instituto Nacional de Química en Eslovenia.

La ventaja de esta molécula orgánica en el material del cátodo es que permite el almacenamiento de portadores de carga positiva del electrolito, la solución en la que los iones se mueven entre los electrodos, lo que hace posible una mayor densidad de energía en la batería.

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"Debido a que el nuevo material del cátodo permite utilizar un portador de carga más apropiado, las baterías pueden aprovechar mejor el potencial de aluminio. Ahora, continuamos el trabajo buscando un electrolito aún mejor. La versión actual contiene cloro. quiero deshacernos de eso ", dice el investigador de Chalmers Niklas Lindahl, quien estudia los mecanismos internos que rigen el almacenamiento de energía.

Hasta el momento, no hay baterías de aluminio disponibles comercialmente, e incluso en el mundo de la investigación, son relativamente nuevas. La pregunta es si las baterías de aluminio podrían eventualmente reemplazar las baterías de iones de litio.

"Por supuesto, esperamos que puedan hacerlo. Pero, sobre todo, pueden ser complementarios, asegurando que las baterías de iones de litio solo se usen donde sea estrictamente necesario. Hasta ahora, las baterías de aluminio tienen la mitad de energía que las baterías de iones de litio, pero nuestro objetivo a largo plazo es lograr la misma densidad de energía. Queda trabajo por hacer con el electrolito y desarrollar mejores mecanismos de carga, pero el aluminio es en principio un portador de carga significativamente mejor que el litio, ya que es multivalente, lo que significa que cada El ión "compensa" varios electrones. Además, las baterías tienen el potencial de ser significativamente menos dañinas para el medio ambiente ", dice Patrik Johansson.