Un nuevo diseño alarga la vida de las pilas de aluminio
"Este nuevo diseño de batería de iones de Al muestra el potencial de un sistema de almacenamiento de energía duradero, rentable y de alta seguridad"
Las grandes baterías para el almacenamiento a largo plazo de energía solar y eólica son fundamentales para integrar fuentes de energía abundantes y renovables en la red eléctrica estadounidense. Sin embargo, faltan tecnologías de baterías seguras y fiables que respalden el impulso hacia una energía limpia y sostenible. Ahora, unos investigadores han diseñado una batería de aluminio-ión (Al-ion) rentable y respetuosa con el medio ambiente que podría ser la solución.
Las baterías de iones de litio (Li-ion) están presentes en muchos aparatos electrónicos de consumo, como herramientas eléctricas y vehículos eléctricos. Son omnipresentes por su alta densidad energética. Pero el coste del litio es prohibitivo para los grandes sistemas de baterías necesarios para el almacenamiento de energía a gran escala, y la inflamabilidad de las baterías de iones de litio supone un riesgo considerable para la seguridad. Entre los posibles sustitutos de los sistemas de almacenamiento de energía fiables a largo plazo se encuentran las baterías recargables de iones de Al. Sin embargo, su electrolito más común, el cloruro de aluminio líquido, corroe el ánodo de aluminio y es muy sensible a la humedad, que agrava la corrosión. Ambos factores contribuyen a una estabilidad deficiente y a una disminución del rendimiento eléctrico con el paso del tiempo. Por eso, Wei Wang, Shuqiang Jiao y sus colegas querían diseñar una batería de iones de aluminio mejorada sin estas limitaciones.
El equipo añadió una sal inerte de fluoruro de aluminio a un electrolito que contenía iones de Al, convirtiéndolo en un electrolito de estado sólido. La sal de fluoruro de aluminio tiene una estructura porosa tridimensional que permite a los iones de aluminio saltar fácilmente por el electrolito y aumentar la conductividad. Además, cuando los investigadores construyeron su batería de iones de aluminio, utilizaron carbonato de fluoroetileno como aditivo de interfaz para crear una fina capa sólida en los electrodos y evitar la formación de cristales de aluminio que degradan la salud de la batería.
En los experimentos, la batería mejoró su resistencia a la humedad y su estabilidad física y térmica, lo que le permitió soportar repetidos golpes con un objeto afilado y temperaturas de hasta 392 grados Fahrenheit. La batería de iones de aluminio de estado sólido también tenía una vida útil excepcionalmente larga, con una duración de 10.000 ciclos de carga y descarga y una pérdida inferior al 1% de su capacidad original. Además, la mayor parte del fluoruro de aluminio podía recuperarse con un simple lavado y reciclarse en otra batería con un rendimiento ligeramente inferior. La nueva batería podría reducir el coste de producción de las baterías de iones de aluminio y prolongar su vida útil, aumentando así su practicidad.
"Este nuevo diseño de batería de iones de Al muestra el potencial de un sistema de almacenamiento de energía duradero, rentable y de alta seguridad. La capacidad de recuperar y reciclar materiales clave hace que la tecnología sea más sostenible", afirma Wang. Los investigadores añaden que es necesario seguir mejorando la densidad energética y el ciclo de vida antes de comercializarla.
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