Crean una nueva batería segura que no necesita litio

Especialistas del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST) han desarrollado un electrodo innovador que ofrece alta potencia y carga rápida para baterías acuosas de zirconio y de iones de zirconio. Según ixbt.com, este avance podría ser un paso importante hacia una alternativa más segura y económica a los dispositivos tradicionales de litio en el mercado del almacenamiento energético. Al respecto, Ixbt.com informa de ello.

Actualmente, las baterías acuosas de iones de zirconio se consideran una opción prometedora para los sistemas estacionarios de almacenamiento de energía. Al utilizar un electrolito ignífugo a base de agua y materias primas económicas, son más seguras y rentables que los sistemas tradicionales de litio. Sin embargo, su adopción generalizada se había visto limitada por una capacidad energética insuficiente y las dificultades para lograr una carga rápida.

Un enfoque innovador y una estructura especial

En particular, la elevada movilidad de los protones en el electrolito acuoso provocaba reacciones secundarias no deseadas en la superficie del electrodo, lo que reducía el rendimiento de la batería. En lugar de esquivar este obstáculo, el equipo de KAIST decidió convertir los protones en un mecanismo adicional de almacenamiento de energía. Para ello, los científicos utilizaron un material poroso bidimensional denominado estructura metalorgánica.

Los investigadores incorporaron en los poros microscópicos de este material grupos especiales de aminoácidos que funcionan según el voltaje. Como resultado, a alto voltaje el electrodo acepta primero iones de zirconio relativamente grandes. Cuando el voltaje disminuye, los grupos amino se activan y los espacios restantes se llenan de protones pequeños y de rápido movimiento.

Alta eficiencia y resultados prácticos

Los científicos comparan este proceso con llenar un recipiente primero con piedras grandes y después con arena en los espacios entre ellas. Este orden permite utilizar el volumen del electrodo de forma más eficiente y reduce considerablemente la probabilidad de reacciones secundarias. Durante las pruebas, el electrodo desarrollado mostró una capacidad específica de 368,7 mA·soat/g.

Según se señala, incluso cuando la velocidad de carga y suministro de energía aumentó 16 veces, el dispositivo conservó el 46,9 % de su capacidad inicial y soportó más de 500 ciclos rápidos. Los estudios realizados con rayos X confirmaron que el proceso ocurre realmente en una secuencia de iones de zirconio primero y protones después.

Según los expertos, la clave no está únicamente en un material concreto, sino en el propio principio de controlar el orden de acumulación de distintos iones. En el futuro, este enfoque podría aplicarse a otros tipos de electrodos y permitir crear baterías de nueva generación con alta capacidad y carga rápida.