Para que una tecnología de batería pueda llegar a comercializarse en el mercado debe ser capaz de cumplir una serie de propiedades que conforman una envolvente mínima y que garantiza que puedan ser empleadas en vehículos eléctricos: ciclo de vida prolongado, tamaño y peso comedidos, carga rápida y eficiente, funcionalidad en una amplia variedad de entornos, seguridad y viabilidad económica.
De todas ellas, la seguridad es un aspecto crucial. Fiabilidad y estabilidad son claves ya que se trata de equipos que almacenan grandes cantidades de energía en espacios reducidos. Un diseño seguro previene riesgos como incendios o explosiones, protegiendo a los pasajeros. Además, la integridad de las baterías asegura la durabilidad del vehículo y su rendimiento óptimo. Esta característica es también esencial para que los compradores confíen en esta tecnología y la adopten.
El agua garantiza la seguridad
Las baterías de iones de litio son actualmente la tecnología que predomina en el mercado gracias a su avanzado desarrollo tecnológico. Sin embargo, su aplicación a gran escala puede verse restringida por los riesgos asociados con los componentes volátiles que las forman.
Un equipo de científicos y colaboradores industriales, coordinado por la universidad australiana RMIT (Universidad Real Instituto de Tecnología de Melbourne), ha desarrollado unas innovadoras baterías acuosas, reciclables y que destacan por su seguridad, al ser resistentes a incendios y explosiones.
El profesor Tianyi Ma, director de la investigación, ha afirmado que estas baterías están a la vanguardia de una nueva generación de dispositivos para el almacenamiento de energía. Estos avances prometen una mejora considerable para el rendimiento y la longevidad de la tecnología, marcando un hito en el sector. "Lo que diseñamos y fabricamos se denominan baterías acuosas de iones metálicos o baterías de agua", asegura en un comunicado.
Los investigadores han optado por utilizar agua en lugar de electrolitos orgánicos para facilitar el viaje de los iones entre los electrodos de las baterías. El resultado es que se anula el riesgo de incendio o explosión, al contrario de lo que ocurre en las baterías convencionales de iones de litio. “Nuestras baterías son desmontables de manera segura y los materiales se pueden reutilizar o reciclar", asegura Ma.
La facilidad que permiten los métodos de producción de las baterías de agua contribuye a hacer posible su fabricación a gran escala. "Utilizamos materiales como el magnesio y el zinc, muy abundantes en la naturaleza y que son económicos y menos tóxicos que las alternativas empleadas en otros tipos de baterías, lo que ayuda a reducir los costes de fabricación y reduce los riesgos para la salud humana y el medio ambiente", añade.
Con el objetivo de superar varios obstáculos técnicos, como mejorar la capacidad de retención de energía y prolongar su durabilidad, el equipo desarrolló un conjunto de prototipos de baterías miniaturizados para realizar con ellos varias investigaciones sometidas a evaluación por expertos.
Parte de estos trabajos se describen en la revista Advanced Materials. Entre ellos, el logro de eliminar un desafío importante: el crecimiento de dendritas que pueden provocar cortocircuitos y otros fallos graves susceptibles de destruir la batería. Para lograrlo, aplicaron una capa de óxido de bismuto sobre los componentes dañados de la batería. Esta capa actúa como un escudo que previene la creación de dendritas.
Como consecuencia, la longevidad de las baterías se ha incrementado significativamente, alcanzando niveles comparables al de las baterías comerciales de iones de litio actualmente. Las baterías de agua se convierten en una opción perfecta para aplicaciones prácticas que requieren un uso intensivo y rápido.
“Con una capacidad impresionante y una vida útil prolongada, no sólo 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".
El equipo continúa trabajando en el diseño de la batería de agua reduciendo la brecha con las baterías de iones de litio en cuanto a densidad energética, para lograr ocupar el mínimo espacio posible por cada unidad de energía almacenada.
