Investigadores de la Universidad de Adelaide, en Australia, han desarrollado un nuevo tipo de batería acuosa que no solo es más segura y sostenible, sino que además supera ampliamente el rendimiento de las actuales baterías de litio. El descubrimiento podría tener un impacto significativo en la integración de energías renovables y en la estabilidad de redes eléctricas a gran escala.
El equipo, dirigido por el profesor Shizhang Qiao, de la Escuela de Ingeniería Química, encontró una forma innovadora de mejorar las baterías de zinc-yodo, una tecnología que ya se consideraba prometedora por su bajo costo y alta seguridad, pero que hasta ahora tenía un rendimiento inferior al de las baterías de litio. El avance clave fue una nueva técnica para fabricar los electrodos, los componentes que almacenan y liberan la energía dentro de la batería.
En lugar de usar el método tradicional que mezcla yodo con líquidos (conocido como “procesado húmedo”), los científicos emplearon una técnica completamente seca. Mezclaron los materiales activos en polvo y los prensaron para formar electrodos sólidos, gruesos y autoportantes. Este enfoque no solo facilita la producción, sino que permite incluir una mayor cantidad de material útil en cada batería, lo que se traduce en más energía almacenada por unidad de peso.
Además, al electrolito de la batería le añadieron una pequeña cantidad de una sustancia química llamada trioxano. Esta sustancia cumple un papel esencial: durante la carga de la batería, se transforma en una película protectora sobre el zinc. Esta capa impide que se formen dendritas, unas estructuras en forma de aguja que suelen desarrollarse durante el uso repetido de las baterías y que pueden provocar cortocircuitos y fallas graves. Gracias a esta protección, la batería se vuelve más estable y duradera.
Resultados
Los resultados fueron impresionantes. Las nuevas celdas tipo pouch conservaron casi el 89% de su capacidad después de 750 ciclos de carga, y las celdas tipo moneda retuvieron prácticamente toda su capacidad (un 99,8%) después de 500 ciclos. Estas cifras demuestran una longevidad muy superior a la de otras baterías similares, algo crucial para aplicaciones que requieren miles de ciclos sin pérdida de eficiencia.
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Uno de los aspectos más destacados del estudio fue la capacidad récord de almacenamiento energético que se logró: 100 miligramos de material activo por centímetro cuadrado. Esto representa una carga mucho mayor que la que se obtiene con los métodos húmedos tradicionales, que no suelen superar los 2 mAh por cm2. Esta mejora no solo significa más energía en menos espacio, sino también una gran ventaja económica y ambiental, ya que se necesita menos material y menos espacio para conseguir el mismo o incluso mejor desempeño.
Otro beneficio importante es que, al usar electrodos secos y densos, se evita que el yodo se disperse en el electrolito con el tiempo, lo cual normalmente degrada el rendimiento de la batería. Esto reduce la autodescarga y ayuda a mantener la eficiencia energética por más tiempo.
Estabilidad
Este avance tiene un potencial enorme para el almacenamiento de energía en redes eléctricas, especialmente en sistemas que dependen de fuentes renovables como la solar o la eólica. Estas fuentes requieren baterías seguras, duraderas y económicas para funcionar de manera eficiente y confiable. El profesor Qiao señala que este tipo de batería podría ser adoptado por empresas eléctricas, microredes o instalaciones industriales que necesiten grandes bancos de energía estables y de bajo costo.
Además, el equipo no piensa detenerse aquí. Están desarrollando formas de fabricar estos nuevos electrodos a gran escala mediante procesos industriales como el “reel-to-reel”, una técnica continua que permitiría producir baterías más rápido y a menor costo. También planean optimizar otros aspectos del sistema, como el uso de colectores de corriente más ligeros y la reducción del exceso de electrolito, con el objetivo de duplicar la densidad energética total del sistema, pasando de unos 45 a 90 vatios-hora por kilogramo.
Asimismo, los investigadores están explorando la posibilidad de aplicar este mismo enfoque a otros tipos de química, como las baterías de zinc-bromo, lo que podría abrir nuevas oportunidades en el mercado de almacenamiento energético.