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Científicos de la Universidad A&M de Texas han estado investigando baterías acuosas sin metales y han descubierto una capacidad de almacenamiento de energía hasta un 1.000% mayor que en las baterías convencionales. La Dra. Jodie Lutkenhaus y el Dr. Daniel Tabor han liderado esta investigación que podría resolver la escasez de metales estratégicos y los problemas de seguridad de las baterías de iones de litio. Estas baterías están hechas de un cátodo, un electrolito y un ánodo, como una batería normal, pero en este caso los ánodos y cátodos son polímeros que pueden almacenar energía y el electrolito es agua mezclada con sales orgánicas.

La necesidad de tener un mejor control sobre la cadena de suministro nacional de metales estratégicos, como el cobalto y el litio, es una de las razones por las que se ha investigado esta tecnología.

Si un electrodo se hincha demasiado durante el ciclo, no puede conducir electrones muy bien y se pierde todo el rendimiento. Creo que hay una diferencia del 1.000% en la capacidad de almacenamiento de energía, dependiendo de la elección del electrolito debido a los efectos del hinchamiento. Dra. Jodie Lutkenhaus, catedrática de Ingeniería Química.

El artículo menciona que los polímeros radicales no conjugados redox-activos pueden ser una opción prometedora para las baterías acuosas sin metales, ya que tienen alta tensión de descarga y cinética redox rápida. Sin embargo, el mecanismo de almacenamiento de energía de estos polímeros en un medio acuoso todavía es poco conocido debido a la complejidad de la reacción y la transferencia simultánea de electrones, iones y moléculas de agua. Los investigadores creen que estas baterías sin metales podrían ser una solución a la posible escasez de metales como el cobalto y el litio, además de evitar incendios en las baterías.

Ya no habría incendios de baterías porque están basadas en agua. En el futuro, si se prevé escasez de materiales, el precio de las baterías de iones de litio subirá mucho. Si tenemos esta batería alternativa, podemos recurrir a esta química, cuyo suministro es mucho más estable porque podemos fabricarlas aquí, en Estados Unidos, y los materiales para fabricarlas están aquí. Dra. Jodie Lutkenhaus

El equipo de investigación también llevó a cabo simulaciones y análisis computacionales, que permitieron conocer la imagen microscópica a escala molecular de la estructura y la dinámica. Observaron si el cátodo de la batería funcionaba mejor en presencia de ciertos tipos de sales midiendo exactamente cuánta agua y sal entraba en la batería mientras funcionaba.

Con esta nueva tecnología de almacenamiento de energía, se da un paso adelante hacia las baterías sin litio. Tenemos una mejor imagen a nivel molecular de lo que hace que algunos electrodos de batería funcionen mejor que otros, y esto nos da pruebas sólidas de por dónde avanzar en el diseño de materiales. Dra. Jodie Lutkenhaus

Vía tamu.edu