Revolución en baterías: una opción económica y ecológica desafía a las de ion-litio tradicionales

MadridInvestigadores de la Universidad de Chicago en Ingeniería Molecular Pritzker y de la Universidad de California en San Diego han avanzado significativamente en la tecnología de baterías. El equipo, dirigido por la Prof. Y. Shirley Meng, ha desarrollado la primera batería de estado sólido de sodio sin ánodo. Esta nueva batería es más limpia y económica que las de iones de litio, debido a que el sodio es más abundante y menos costoso que el litio. Además, se carga rápidamente y podría reducir los costos de los vehículos eléctricos y los sistemas de almacenamiento en la red eléctrica.

Las baterías de iones de litio presentan diversos inconvenientes:

El elevado costo del litio se debe a su escasez. La extracción de este mineral perjudica al medio ambiente. La mayoría de las reservas mundiales de litio se concentran en unas pocas regiones.

El sodio es más común y amigable con el medio ambiente. Se puede obtener del agua de mar y la minería de carbonato de sodio, lo que lo hace adecuado para un uso generalizado. La innovación del equipo también resuelve problemas asociados con las baterías tradicionales.

En una batería estándar, los iones se desplazan desde una parte llamada ánodo, a través de un fluido conocido como electrolito, hacia otra parte llamada cátodo. Las baterías sin ánodo eliminan el ánodo y almacenan los iones directamente en el colector de corriente. Este diseño puede aumentar la capacidad de almacenamiento de energía y reducir costos, aunque presenta desafíos como asegurar una buena conexión entre el electrolito y el colector de corriente.

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Se solucionaron los problemas de contacto con electrolitos líquidos, pero estos pueden causar una acumulación llamada interfase de electrolito sólido, lo que reduce la eficiencia de la batería con el tiempo. Los electrolitos sólidos evitan esta acumulación, pero no hacen buen contacto. Los investigadores resolvieron esto utilizando un nuevo colector de corriente hecho de polvo de aluminio. Este polvo se prensa firmemente bajo alta presión, comenzando blando pero volviéndose sólido. Esto asegura un buen contacto con el electrolito y un ciclo eficiente de la batería.

El nuevo diseño de la batería del equipo funcionó satisfactoriamente tras varios cientos de usos, lo que la hace prometedora para el almacenamiento de energía en el futuro. Grayson Deysher, estudiante de doctorado en UC San Diego y autor principal del estudio publicado en Nature Energy, destacó que es la primera vez que se combinan con éxito las ideas de sodio, estado sólido y sin ánodo.

La nueva batería de estado sólido de sodio es crucial para aumentar la producción de baterías. Nos facilita la transición de combustibles fósiles a energías renovables. La profesora Meng mencionó que para abastecer a los EE.UU. durante una hora, se necesita un teravatio hora de energía. Para un futuro con energía sostenible, son necesarios varios cientos de teravatios hora de almacenamiento en baterías. Esta nueva batería es una pieza fundamental de ese plan.

Los investigadores Meng y Deysher han solicitado una patente para su trabajo. Ellos imaginan un futuro con una variedad de opciones de baterías limpias y asequibles. Su investigación fue financiada por la Fundación Nacional de Ciencias a través de una subvención de Asociaciones para la Innovación. Este avance parece prometedor para crear un almacenamiento de energía más sostenible y eficiente, lo cual es beneficioso tanto para el medio ambiente como para la economía.