Un nuevo concepto podría hacer posible que las baterías sean más respetuosas con el medio ambiente

01.10.2019

Yen Strandqvist/Chalmers University of Technology

El nuevo concepto consiste en un ánodo y un cátodo de aluminio y un material orgánico a base de antraquinona, respectivamente. El material orgánico del cátodo permite el almacenamiento eficiente de los portadores de carga positiva de un electrolito de aluminio y cloro, la solución en la que los iones pueden moverse entre los electrodos.

Un nuevo concepto para una batería de aluminio tiene el doble de densidad de energía que las versiones anteriores, está hecho de materiales abundantes y podría reducir los costes de producción y el impacto medioambiental. La idea tiene potencial para aplicaciones a gran escala, incluyendo el almacenamiento de energía solar y eólica. Investigadores de la Universidad de Tecnología de Chalmers, Suecia, y del Instituto Nacional de Química, Eslovenia, están detrás de la idea.

El uso de la tecnología de baterías de aluminio podría ofrecer varias ventajas, entre ellas una alta densidad energética teórica y el hecho de que ya existe una industria establecida para su fabricación y reciclado. En comparación con las baterías de iones de litio actuales, el nuevo concepto de los investigadores podría dar como resultado unos costes de producción notablemente más bajos.

"Los costes materiales y los impactos ambientales que prevemos de nuestro nuevo concepto son mucho más bajos que los que vemos hoy en día, haciéndolos factibles para su uso a gran escala, como los parques de células solares o el 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 lo último en tecnología".

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

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 antraquinona a base de carbono.

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

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

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

"Por supuesto, esperamos que puedan. Pero sobre todo, pueden ser complementarias, asegurando que las baterías de iones de litio sólo se usen cuando sea estrictamente necesario. Hasta ahora, las baterías de aluminio son sólo la mitad de densas en energía que las 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 con el desarrollo de mejores mecanismos de carga, pero el aluminio es en principio un portador de carga significativamente mejor que el litio, ya que es polivalente, lo que significa que cada ión `compensa' varios electrones. Además, las baterías tienen el potencial de ser significativamente menos dañinas para el medio ambiente", dice Patrik Johansson.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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