Baterías de ion-aluminio, ¿el momento de una prometedora tecnología?
Las baterías de ion-aluminio se posicionan como una alternativa más segura y más sostenible a las baterías de litio convencionales, con una larga vida útil como uno de sus principales puntos a favor.
Un grupo de investigadores ha diseñado una nueva batería de ion-aluminio que podría mejorar la seguridad, sostenibilidad y costes del almacenamiento de energía a gran escala y de los coches eléctricos. Aunque aún se necesitan más estudios para perfeccionar la tecnología, los resultados iniciales son prometedores.
El equipo de investigación ha incorporado una sal de fluoruro de aluminio (AlF3) al electrolito, convirtiéndolo en una forma de estado sólido que mejora la estabilidad y evita fugas. Las baterías de ion-aluminio (AIBs) están surgiendo como una alternativa muy interesante a las baterías de iones de litio, utilizadas en los actuales coches eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía, pero que pueden ser inflamables y costosas debido a la extracción y procesamiento del litio.
A diferencia de las baterías de litio, las AIBs utilizan un metal más económico y contienen un electrolito no inflamable, lo que reduce los riesgos de incendio. Sin embargo, los electrolitos líquidos en las baterías de aluminio son propensos a absorber vapor de agua y corroerse, lo que puede causar fugas. Añadiendo AlF3 se soluciona este problema al mejorar la estabilidad del electrolito en entornos exigentes.
Baterías de ion-aluminio: mayor eficiencia y seguridad en condiciones extremas
Los intentos anteriores de estabilizar los electrolitos de AIB se basaban en geles poliméricos o estructuras metalo-orgánicas, pero presentaban problemas como baja conductividad y dificultad para mantener una temperatura estable. La nueva tecnología con AlF3 permite que los iones de aluminio se desplacen más eficientemente y mejora la estabilidad general de la batería.
Además, el equipo descubrió que al recubrir los electrodos con una película de carbonato de fluoroetileno se evitaba la formación de cristales de aluminio, que podrían deteriorar la vida útil de la batería. Gracias a este diseño innovador, la célula de la batería logró un ciclo de vida de 10.000 ciclos por encima del 80% de capacidad, lo que supondría que un coche eléctrico medio, con una autonomía real de 300 km con cada carga, podría mantener más del 80% de su capacidad después de 3 millones de km.
Por su parte, este desarrollo también ha mostrado una excelente eficiencia coulómbica. La eficiencia coulómbica mide la eficiencia de carga y descarga de una batería a lo largo del tiempo. En el caso de esta nueva AIB, los datos muestran que es capaz de mantener el 99% de su capacidad de carga tras 10.000 ciclos, un rendimiento comparable al de las mejores baterías de litio actuales y que permite superar unos de los principales escollos de la química de ion-aluminio,
Los investigadores también probaron la estabilidad de la batería en condiciones extremas. En ensayos con temperaturas entre 40°C y 200°C, la batería mantuvo su funcionamiento sin fallos. Incluso cuando fue expuesta a una llama de 1000°C, no se incendió, lo que confirma su alta seguridad. También demostró resistencia a daños mecánicos: cuando su lámina interna de aluminio se perforó, la celda no emitió humo, no generó calor y no presentó fugas térmicas.
Otro hallazgo importante es que el 80% de la estructura de AlF3 puede reciclarse, lo que reduce significativamente los costos de producción y mejora la sostenibilidad del sistema. Según los investigadores, esta tasa podría ser incluso mayor en una producción industrial a gran escala debido a la optimización de los procesos de recuperación de materiales.
A pesar de estos avances, la investigación sobre las baterías de ion-aluminio aún debe continuar para mejorar la densidad energética, la vida útil y la estabilidad del electrolito. También será clave investigar cómo escalar la producción y reducir costes para hacerlas comercialmente viables. la gran barrera de estas baterías «milagro».
Si esta tecnología sigue progresando, podría representar una alternativa real a las baterías de litio, ofreciendo una solución más segura, económica y más sostenible, tanto para alimentar las necesidades del sector del automóvil, como también como alternativa para el almacenamiento de energía.
Fuente | Pubs.acs.org
