Un equipo de investigadores coreanos ha desarrollado una nueva batería para vehículos eléctricos, con tecnología de aluminio-aire, muy eficiente energéticamente, que es capaz de ofrecer una autonomía de 700 kilómetros con un solo kilogramo de aluminio. No se trata de una batería recargable, sino de una pila primaria en la que se reemplaza el aluminio para recuperar toda su capacidad energética.
La batería de flujo de aluminio-aire ha sido desarrollada por los investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST), dirigidos por el profesor Cho Jae-pil del Departamento de Ingeniería de Energía e Ingeniería Química. La posibilidad de reemplazar la batería disminuye considerablemente los tiempos de carga. Además es más liviana y eficiente que las baterías de litio actuales y reduce de forma significativa el riesgo de explosión.
Según los investigadores, a igualdad de peso, el aluminio tiene una densidad energética superior a la de la gasolina. "En un automóvil, mientras que 1 kg de gasolina contiene 1.700 Wh de densidad de energía, el aluminio utilizado en una batería de flujo de aire alcanza los 2.500 Wh por cada kilogramo", ha explicado Cho, "Con esta densidad de energía, podemos fabricar una batería que permita que un coche eléctrico alcance los 700 km de autonomía", ha añadido. Para "recargar" la batería de nuevo únicamente sería necesario reemplazar el metal.
La tecnología metal-aire que hay detrás de esta nueva batería logra producir energía eléctrica mediante la reacción de varios metales con el aire. Este tipo de baterías está recibiendo mucha atención por parte de los investigadores por sus extraordinarias características, particularmente si se combina con el uso de aluminio. Es un metal muy liviano, económico y abundante y no tiene riesgo de explosiones. En unos años podría convertirse en la tecnología utilizada por la próxima generación de baterías, ya que contienen mucha más densidad de energía que las baterías de iones de litio.
Esquema de funcionamiento de una batería de metal-aire.
Hasta ahora, el inconveniente de las baterías de aluminio-aire es su facilidad para descargarse debido a la acumulación de subproductos de aluminio durante el funcionamiento. El equipo del profesor Cho resolvió este problema desarrollando un método de "flujo electrolítico" que utiliza una bomba que hace fluir el electrolito, de forma que los subproductos no se acumulan y el rendimiento se mantiene.
Los investigadores han desarrollado un catalizador de alto rendimiento (catalizador de nanoplastos de óxido de plata y manganeso) que activa la reacción en el electrodo receptor de aire. Según ha explicado Ryu Jae-Chan, autor del artículo publicado en Nature Communications en el que se explica el funcionamiento de la nueva batería, "resolvimos el problema de la precipitación de electrodos de aluminio desarrollando la tecnología de flujo de electrolito y logramos alcanzar una alta densidad de energía mediante la aplicación de catalizadores de alto rendimiento para electrodos de aire".
La capacidad de descarga de la batería de aluminio-flujo de aire aumentó 17 veces en comparación con la batería de aire de aluminio convencional, gracias a los catalizadores basados en óxido de manganeso de plata. Esta propiedad es comparable a la de los catalizadores de platino convencionales. En términos económicos la plata es 50 veces menos costosa que el platino por lo que la nueva batería es también competitiva en precio.