Gran avance en las pilas recargables de zinc: una alternativa más segura y sostenible
Un investigador de la Universidad Case Western Reserve avanza en la tecnología de las pilas de zinc-azufre
Las baterías recargables de iones de litio alimentan desde vehículos eléctricos hasta dispositivos portátiles. Pero un nuevo estudio de la Universidad Case Western Reserve sugiere que las pilas de zinc pueden ser una alternativa más sostenible y rentable.
Ilustración esquemática de las pilas acuosas de zinc-azufre. A la izquierda: en agua, a la derecha: con polímero y aditivos de yoduro de zinc. Los aditivos mejoran la estabilidad, reducen el crecimiento de dendritas y aumentan la longevidad de la pila.
Chase Cao/Angewandte Chemie
En un estudio publicado recientemente en Angewandte Chemie, los investigadores anuncian un paso significativo hacia la creación de pilas de zinc-azufre de alto rendimiento y bajo coste.
"Esta investigación supone un gran paso adelante en el desarrollo de soluciones de almacenamiento de energía más seguras y sostenibles", afirma Chase Cao, investigador principal y profesor adjunto de ingeniería mecánica y aeroespacial en la Escuela de Ingeniería Case. "Las pilas acuosas de zinc-azufre ofrecen la posibilidad de alimentar una amplia gama de aplicaciones -desde sistemas de energía renovable hasta aparatos electrónicos portátiles- con un menor impacto ambiental y menor dependencia de materiales escasos".
Las pilas de iones de litio, aunque muy utilizadas, son caras, dependen de materiales relativamente raros y su fabricación es compleja. En cambio, las pilas de zinc-azufre utilizan materiales más abundantes y baratos y plantean menos problemas medioambientales y de seguridad.
Sin embargo, problemas como la corrosión del ánodo de zinc, la baja conductividad y el crecimiento de dendritas han dificultado históricamente su viabilidad comercial.
El equipo de Cao superó estos obstáculos introduciendo dos aditivos clave: éter metílico de propilenglicol y yoduro de zinc. Esta tecnología aportó varias mejoras cruciales: aumentó la capacidad energética en un 20%, mejoró la conductividad y la estabilidad e inhibió el crecimiento de dendritas de zinc.
Si las dendritas conectan los lados positivo y negativo de la pila, puede producirse un cortocircuito y provocar un incendio, otro de los grandes problemas de las pilas de iones de litio.
"Estos aditivos no sólo mejoran la eficiencia de la batería, sino que también abordan problemas de seguridad de larga data al mitigar la formación de dendritas", dijo Guiyin Xu, profesor de la Universidad Donghua de Shanghai y coautor principal. "El resultado es una batería compacta y de mayor densidad que puede recargarse más veces sin sufrir una degradación significativa".
Las implicaciones de este avance van más allá de la asequibilidad y la seguridad. Las baterías de zinc-azufre tienen una mayor densidad energética que sus homólogas de iones de litio, lo que permite diseños más pequeños y duraderos. Esto podría transformar el almacenamiento de energías renovables y los dispositivos que exigen fiabilidad y eficiencia.
El principal interés de Cao por desarrollar mejores baterías se centra en la robótica blanda y los sistemas de detección avanzados, ambos basados en baterías de gran capacidad y larga duración. Por ejemplo, está desarrollando robots nadadores de inspiración biológica, cuya resistencia depende de baterías duraderas y ligeras que puedan alimentar misiones largas sin fallos: el robot no puede quedarse sin batería a mitad de misión o no volverá jamás. Cao, que dirige el Laboratorio de Máquinas Blandas y Electrónica de la CWRU, también está desarrollando nuevas tecnologías para la exploración del espacio y la agricultura, así como para eliminar la omnipresente y peligrosa basura espacial.
La investigación también se llevó a cabo con investigadores de la Universidad Fudan de Shanghai y la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong.
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.
Publicación original
Más noticias del departamento ciencias
![visualización de la catálisis de la [Fe]-hidrogenasa mediante espectroscopia de resonancia magnética nuclear potenciada con parahidrógeno](https://img.chemie.de/Portal/News/675fd46b9b54f_sBuG8s4sS.png?tr=w-712,h-534,cm-extract,x-0,y-16:n-xl)
Reciba la química en su bandeja de entrada
No se pierda nada a partir de ahora: Nuestro boletín electrónico de química, análisis, laboratorio y tecnología de procesos le pone al día todos los martes y jueves. Las últimas noticias del sector, los productos más destacados y las innovaciones, de forma compacta y fácil de entender en su bandeja de entrada. Investigado por nosotros para que usted no tenga que hacerlo.
