14.05.2020 - Chinese Academy of Sciences

El ión cobre abre el potencial del magnesio en la batería de nueva generación

La nueva batería de magnesio demuestra una dramática mejora del rendimiento

Los investigadores del Instituto de Bioenergía y Tecnología de Bioprocesos de Qingdao (QIBEBT) de la Academia China de Ciencias (CAS) han dado un paso más para hacer una batería viable de alto rendimiento basada en el magnesio (Mg), un elemento que, según el Servicio Geológico de los Estados Unidos, es mucho más abundante que el litio.

Los recientes intentos de desarrollar una batería viable de Mg han tropezado, porque los productos de la descarga son aislantes, obstaculizando la salida y ralentizando el ciclo de carga.

Los investigadores del QIBEBT encontraron que el uso de un ión de cobre ("Cu+") originado en el cátodo de la batería resuelve el problema de la acumulación de productos de descarga. A medida que su batería de Mg se descarga, el Cu+ se disuelve en el electrolito, se intercambia con el Mg2+ químicamente, y se convierte en cobre metálico al recibir electrones y formar una capa en el electrodo. Como el cobre es altamente conductivo, la electricidad fluye libremente, permitiendo una alta producción de energía.

Los hallazgos del equipo mostraron un excelente rendimiento en la batería de Mg/Cu+ recientemente desarrollada. Después del acondicionamiento inicial, su batería experimental conservó el 80 por ciento de su capacidad original después de 200 ciclos de carga y descarga. Una batería comercial típica de iones de litio conserva al menos el 80 por ciento de su capacidad original después de 1000 ciclos.

El profesor CUI Guanglei dijo que la batería de Mg de su equipo aún no es comercialmente viable, pero está en camino de competir con la batería de litio. "Esperamos alcanzar el hito de los 1.000 ciclos en los próximos dos años", dijo.

El precio diario del magnesio es de unos 5.000 dólares por tonelada, aproximadamente la mitad que el del litio. Además de ser más baratas, las baterías de magnesio también serían más seguras. Las baterías de litio mal fabricadas pueden sobrecalentarse y explotar, lo que crea un inconveniente para las industrias que van desde las telecomunicaciones hasta la aeroespacial. "Tengo toda la confianza para decir que el empleo de Cu+/Mg puede conducir a productos de baterías más seguros", dijo el Prof. CUI.

El Prof. CUI dijo que el siguiente paso para hacer de las baterías Cu+/Mg una realidad comercial será diseñarla como una bolsa flexible. Para ello, necesitarán crear una forma de gel de su solución electrolítica de Cu+.

"Como podemos ver, un electrolito en gel sería adecuado para la química catódica impulsada por el Cu+", dijo el Prof. CUI. Una vez que la batería pueda funcionar en forma de bolsa de gel, será más fácil diseñarla en las formas extrañas y a menudo muy delgadas que exigen los dispositivos de consumo actuales.

"El objetivo final de este estudio es comercializar la batería de metal Mg como la próxima generación de dispositivos de almacenamiento de energía más allá de la tecnología de iones de litio". El profesor CUI dijo.

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