09.07.2020 - University of Texas at Austin

La nueva batería de metal líquido a temperatura ambiente podría ser el camino para alimentar el futuro

Una mezcla de baterías de estado líquido y sólido

Los investigadores de la Escuela de Ingeniería Cockrell de la Universidad de Texas en Austin han construido un nuevo tipo de batería que combina los muchos beneficios de las opciones existentes, eliminando sus principales deficiencias y ahorrando energía.

La mayoría de las baterías están compuestas por electrodos de estado sólido, como las baterías de iones de litio para la electrónica portátil, o electrodos de estado líquido, incluyendo baterías de flujo para redes inteligentes. Los investigadores de la UT han creado lo que llaman "batería de metal a temperatura ambiente totalmente líquida", que incluye lo mejor de ambos mundos de baterías de estado líquido y sólido.

Las baterías de estado sólido tienen una capacidad significativa de almacenamiento de energía, pero normalmente se encuentran con numerosos problemas que hacen que se degraden con el tiempo y se vuelvan menos eficientes. Las baterías de estado líquido pueden suministrar energía de manera más eficiente, sin el deterioro a largo plazo de los dispositivos de estado vendido, pero o bien se quedan cortas en las altas demandas de energía o requieren recursos significativos para calentar constantemente los electrodos y mantenerlos fundidos.

Los electrodos metálicos de la batería del equipo pueden permanecer licuados a una temperatura de 20 grados centígrados (68 grados Fahrenheit), la temperatura de funcionamiento más baja jamás registrada para una batería de metal líquido, según los investigadores. Esto representa un cambio importante, porque las actuales baterías de metal líquido deben mantenerse a temperaturas superiores a los 240 grados centígrados.

"Esta batería puede proporcionar todos los beneficios del estado sólido y líquido, incluyendo más energía, mayor estabilidad y flexibilidad, sin las desventajas respectivas, mientras que también ahorra energía", dijo Yu Ding, investigador postdoctoral del grupo de investigación del profesor asociado Guihua Yu en el Departamento de Ingeniería Mecánica Walker. Ding es el autor principal de un artículo sobre la batería de temperatura ambiente que el equipo publicó recientemente en Advanced Materials.

La batería incluye una aleación de sodio y potasio como ánodo y una aleación de galio como cátodo. En el documento, los investigadores señalan que podría ser posible crear una batería con puntos de fusión aún más bajos utilizando diferentes materiales.

La batería a temperatura ambiente promete más energía que las actuales baterías de iones de litio, que son la columna vertebral de la mayoría de los aparatos electrónicos personales. Puede cargarse y suministrar energía varias veces más rápido, según los investigadores.

Debido a los componentes líquidos, la batería se puede ampliar o reducir fácilmente, dependiendo de la energía necesaria. Cuanto más grande sea la batería, más energía puede entregar. Esta flexibilidad permite que estas baterías puedan alimentar potencialmente todo, desde los teléfonos inteligentes y los relojes hasta la infraestructura que sustenta el movimiento hacia la energía renovable.

"Estamos entusiasmados al ver que el metal líquido podría proporcionar una alternativa prometedora para reemplazar los electrodos convencionales", dijo el profesor Yu. "Dada la alta densidad de energía y potencia demostrada, esta innovadora celda podría ser potencialmente implementada tanto para la red eléctrica inteligente como para la electrónica portátil".

Los investigadores han pasado más de tres años en este proyecto, pero el trabajo aún no ha terminado. Muchos de los elementos que constituyen la columna vertebral de esta nueva batería son más abundantes que algunos de los materiales clave de las baterías tradicionales, lo que hace que su producción a gran escala sea potencialmente más fácil y menos costosa. Sin embargo, el galio sigue siendo un material caro. Encontrar materiales alternativos que puedan ofrecer el mismo rendimiento y al mismo tiempo reducir el costo de producción sigue siendo un desafío clave.

El siguiente paso para aumentar la potencia de la batería a temperatura ambiente es mejorar los electrolitos, los componentes que permiten que la carga eléctrica fluya a través de la batería.

"Aunque nuestra batería no puede competir con las baterías de metal líquido de alta temperatura en la etapa actual, se espera una mejor capacidad de potencia si los electrolitos avanzados se diseñan con alta conductividad", dijo Ding.

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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