Crean nuevas ‘batería de agua’ que no se incendian ni explotan

Un equipo internacional de investigadores y colaboradores de la industria dirigido por la Universidad RMIT ha inventado “baterías de agua” reciclables que no se incendian ni explotan.

El almacenamiento de energía de iones de litio domina el mercado debido a su madurez tecnológica, pero su idoneidad para el almacenamiento de energía en redes a gran escala está limitada por preocupaciones de seguridad con los materiales volátiles en su interior.

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El investigador principal, el profesor Tianyi Ma, dijo que sus baterías estaban a la vanguardia de un campo emergente de dispositivos de almacenamiento de energía acuosa, con avances que mejoran significativamente el rendimiento y la vida útil de la tecnología.

“Lo que diseñamos y fabricamos se denominan baterías acuosas de iones metálicos, o podemos llamarlas baterías de agua”, dijo Ma, de la Facultad de Ciencias del RMIT, en un comunicado.

El equipo utiliza agua para reemplazar electrolitos orgánicos, que permiten el flujo de corriente eléctrica entre los terminales positivo y negativo, lo que significa que sus baterías no pueden provocar un incendio ni explotar, a diferencia de sus contrapartes de iones de litio.

“Al abordar los desafíos de eliminación al final de su vida útil que enfrentan los consumidores, la industria y los gobiernos en todo el mundo con la tecnología actual de almacenamiento de energía, nuestras baterías se pueden desmontar de manera segura y los materiales se pueden reutilizar o reciclar”, dijo Ma.

La simplicidad de los procesos de fabricación de sus baterías de agua ayudó a que la producción en masa fuera factible, afirmó.

“Utilizamos materiales como el magnesio y el zinc que abundan en la naturaleza, son económicos y menos tóxicos que las alternativas utilizadas en otros tipos de baterías, lo que ayuda a reducir los costos de fabricación y reduce los riesgos para la salud humana y el medio ambiente”.

El equipo ha creado una serie de baterías de prueba a pequeña escala para numerosos estudios revisados por pares con el fin de abordar diversos desafíos tecnológicos, incluido el aumento de la capacidad de almacenamiento de energía y la vida útil.

En su último trabajo, publicado en Advanced Materials, triunfaron sobre un desafío importante: el crecimiento de dendritas disruptivas, que son formaciones metálicas puntiagudas que pueden provocar cortocircuitos y otras fallas graves.

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El equipo cubrió las piezas afectadas de la batería con un metal llamado bismuto y su óxido (también conocido como óxido) como una capa protectora que impedía la formación de dendritas.

Como resultado las baterías ahora duran mucho más, comparable a las baterías comerciales de iones de litio en el mercado, lo que las hace ideales para uso intensivo y de alta velocidad en aplicaciones del mundo real, según los autores.

“Con una capacidad impresionante y una vida útil prolongada, no solo hemos avanzado en tecnología de baterías, sino que también hemos integrado exitosamente nuestro diseño con paneles solares, mostrando un almacenamiento de energía renovable eficiente y estable”.

La batería de agua del equipo está acortando distancias con la tecnología de iones de litio en términos de densidad de energía, con el objetivo de utilizar el menor espacio posible por unidad de energía.

“Recientemente fabricamos una batería de agua de iones de magnesio que tiene una densidad de energía de 75 vatios-hora por kilogramo (Wh kg-1), hasta un 30% de la de las últimas baterías de automóviles Tesla”.

Esta investigación se publica en Small Structures.