Baterías superhíbridas de litio-zinc

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Las baterías de ion litio son las que mejores resultados están actualmente dando en cuanto a duración y voltaje. Las de zinc-aire prometen una energía específica muy elevada y las baterías de flujo redox una solución barata y segura.

Un reciente estudio plantea una nueva configuración que reúne lo mejor de cada una de estas baterías en una superbatería híbrida con un sistema binario de iones. Según los resultados presentados estas baterías podrían mejorar la seguridad de los acumuladores actuales y sus prestaciones.

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Los últimos resultados sobre una prometedora configuración de batería han sido publicados en la revista Chemical Communications por un grupo de investigadores de la universidad china de Changzhou encabezados por Hanping Zhang. La superbatería híbrida consiste en un sistema de binario de iones que utiliza de forma cooperativa tanto iones de zinc como de litio para conducir las cargas en esta batería de Zn / LiFePO4.

En una publicación anterior en Journal of the Electrochemical Society, el grupo de Zhang ya había probado las baterías de iones binarios con un cátodo de manganeso de litio (Zn | CH3 COOLi + Zn(CH3 COO)| LiMn2O4), pero el Li Mn2O4 sufre transiciones de fase durante los ciclos y acaba perdiendo rendimiento, mientras que el Li FePO4 no, por lo que se presenta como un mejor candidato.

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El articulo describe la batería como la unión de las tres tecnologías, usando el ánodo de la zinc-aire como ánodo de la nueva configuración así como el cátodo también coincide con el usado en las ion litio. El electrolito es una mezcla de los dos iones participantes en la reacción redox, como en una batería de flujo redox sin membrana. De hecho, es una batería de flujo redox híbrida, con ambos electrodos en estado solido.

Lo interesante de esta batería es que han usado los electrodos típicos de las otras tecnologías. Por una lado el LiFePO4 se usa como cátodo y por el otro una pieza de zinc metálico pulido hace las funciones de ánodo. Ambos son sumergidos en una misma disolución acuosa de acetato de litio (CH3COOLi) y acetato de zinc ( (CH3COO)Zn) para obtener la configuración Zn | CH3COO Li + Zn (CH3COO)| LiFePO4.

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El que el electrolito sea con base acuosa supone una ventaja en cuanto a seguridad frente a las baterías actuales de ion litio, que utilizan disolventes orgánicos que son inflamables y ya son conocidos los problemas cuando se produce una sobrecarga o un calentamiento.

En la nuevo sistema binario de iones cuando la batería se carga el litio se disuelve en el electrolito y los iones de zinc se depositan en el ánodo. Cuando se invierte el voltaje son los iones de zinc los que pasan a la disolución y los de litio los que vuelven a la estructura cristalina del cátodo.

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De esta forma los iones en disolución de las baterías de flujo también participan en el almacenamiento de energía, no solo conducen las cargas. Pero a su vez ambos cationes en disolución pueden conducir las cargas. Es por esa cooperación entre los dos tipos de iones que la llaman superbatería híbrida.

Las baterías confeccionadas en el grupo de Zhang son aun muy rudimentarias y los números no son tan impresionantes. Ofrece voltajes en torno a los 1.2 V y aunque no muestran resultados para muchos ciclos su recuperación tras procesos rápidos de hasta 50C (cargas en 72 segundos) es aparentemente completa, lo que indica una buena reversibilidad y sugiere que puedan tener una larga vida útil. Sin embargo la capacidad medida es tan solo de 150 mAh/g.

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A pesar de no ser unos resultados tan sorprendentes como el nombre del sistema, se trata de una alternativa a tener en cuenta, porque su construcción parece sencilla, sin necesidad de nanoestructuras ni de una membrana o separador, usando un electrolito con base acuoso y materiales disponibles comercialmente.

Fuente | Chem. Com.



Energias renovables

3 Comment responses

  1. Avatar
    September 04, 2013

    En resumidas cuentas ¿que?, cuando van a lanzarlo, que mejora con respecto a las actuales….

    Muchos tecnicismos, pero no da ninguna explicación a los profanos en química, por ejemplo, mejora un 30% las actuales, o permite baterias que recoran 1000km, algo para entenderlo mejor, así como fechas de lanzamiento.

    Parece que todas las noticias de baterias solo son promesas en el aire.

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  2. Avatar
    September 05, 2013

    El que espera desespera Benjamín. Por desgracia, estas noticias alivian nuestra sed cual gota de agua caída a cien metros mientras caminamos por el desierto. Aunque peor seria perder toda esperanza.

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  3. Avatar
    September 11, 2013

    Es bueno saber esto, como este es mi primer comentario en este foro, quiero referirme a los motores electricos, ya que es la parte que menos investigaciones se le da, se que la eficiencia de un motor electrico es de un 95%, pero para mi es que debe tener una evolucion en la que inplique un uso menor de energia, asi como en las baterias se busca los mejores materiales, combinaciones y nuevas estructuras de funcionamiento, deberia de serlo en los motores.
    Si mi Opinión esta incorrecta, lo rreconoceré

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