El uso del aluminio en el desarrollo de baterías ofrece un futuro prometedor. Con la posibilidad de baterías más potentes, seguras, económicas y sostenibles, este material común podría ser la clave para impulsar una nueva generación de dispositivos electrónicos y vehículos eléctricos.
En un mundo cada vez más dependiente de la tecnología y con una creciente preocupación por el medio ambiente, la necesidad de baterías más potentes y eficientes es una prioridad.
Durante décadas, las baterías de iones de litio han sido las protagonistas en el campo de la energía portátil, impulsando dispositivos como teléfonos inteligentes, ordenadores portátiles y, como no, vehículos eléctricos. Sin embargo, los límites de estas baterías están llegando, y los investigadores buscan soluciones que superen sus capacidades actuales.
Aluminio en las baterías
Ha surgido una nueva esperanza para el futuro gracias a un equipo de investigadores liderado por Matthew McDowell, profesor asociado del Instituto de Tecnología de Georgia.
Este equipo ha puesto su mirada en un metal común, aunque olvidado en el ámbito de las baterías: el aluminio. El proyecto, detallado en un artículo de Nature Communications, muestra cómo el uso del aluminio podría revolucionar la forma en que concebimos las baterías, superando las limitaciones actuales y allanando el camino hacia dispositivos eléctricos más eficientes y sostenibles.
Uno de los principales desafíos a los que se enfrentan los vehículos eléctricos es la densidad de energía de sus baterías. A mayor densidad, mayor autonomía y más tiempo entre cargas, lo que resulta en una experiencia de conducción más práctica y atractiva para los usuarios.
El equipo de Georgia Tech ha encontrado que el aluminio puede ofrecer una alta densidad de energía, lo que permitiría que los vehículos eléctricos recorran distancias más largas con una sola carga.
Además, el aluminio es un material abundante, altamente reciclable y más económico en comparación con los componentes tradicionales utilizados en las baterías. Es decir, tiene el potencial para crear las baterías de las tres B: buenas, bonitas (sostenibles) y baratas.
Sin embargo, antes de llegar a estos avances, el aluminio ya había sido explorado como material para baterías en la década de 1970. En ese entonces, los resultados fueron desalentadores, ya que el aluminio mostró una frágil resistencia debido a su tendencia a fracturarse y fallar rápidamente durante los ciclos de carga y descarga. Esto llevó a la conclusión de que el aluminio no era viable para las baterías y se abandonó su investigación en gran medida.
Las baterías de estado sólido sirven de inspiración
Pero la tecnología ha avanzado significativamente desde entonces. La llegada de las baterías de estado sólido ha cambiado el panorama.
A diferencia de las baterías de iones de litio, las baterías de estado sólido utilizan materiales sólidos en lugar de líquidos inflamables, lo que las hace más seguras. Este nuevo enfoque abrió una oportunidad para que el equipo de Georgia Tech analizase de nuevo el uso del aluminio en las baterías.
Para superar las limitaciones anteriores, el equipo de investigación adoptó una estrategia innovadora. En lugar de utilizar láminas de aluminio puro, incorporaron pequeñas cantidades de otros materiales para crear láminas con microestructuras específicas.
Probando más de 100 combinaciones diferentes, lograron un avance significativo: el ánodo de aluminio resultante pudo almacenar más litio que los materiales tradicionales, lo que significa que podría almacenar más energía. Además del mejor rendimiento, el uso de láminas de aluminio en el ánodo de las baterías ofrece beneficios adicionales.
McDowell destacó que este enfoque simplifica el proceso de fabricación, eliminando varios pasos necesarios en la producción de materiales de batería. Esto no sólo puede reducir los costes de fabricación, sino también impulsar el desarrollo de baterías más accesibles económicamente para los consumidores.
Perspectivas de futuro
El potencial de las baterías de aluminio es especialmente prometedor en el campo de la aviación eléctrica.
Si bien se han realizado avances significativos en el desarrollo de aviones eléctricos de corto alcance, la limitación fundamental ha sido la capacidad de las baterías para proporcionar la energía necesaria para vuelos más largos.
Las baterías de ánodo de aluminio podrían marcar una diferencia significativa, permitiendo el desarrollo de tecnologías de baterías más potentes y livianas que impulsarían el futuro de la aviación sostenible.
Aunque el equipo de Georgia Tech ha logrado un éxito inicial, el camino hacia la adopción generalizada de estas baterías aún requiere investigación y desarrollo adicionales.
Ahora el trabajo se centra en aumentar el tamaño de las baterías para evaluar su comportamiento en escalas más grandes y sigue explorando otros materiales y microestructuras para optimizar aún más la tecnología.
Fuente | Georgia Tech Institute
