Baterias de aluminio

Casi treinta años de búsqueda de formas de mejorar la batería de iones de aluminio está llegando a su fin. Científicos de la Universidad de Stanford desarrollaron la primera batería con un ánodo de aluminio, capaz de cargarse rápidamente, a la vez que es económica y duradera.

Los investigadores afirman con confianza que su creación podría convertirse en una alternativa segura a las baterías de iones de litio, que se usan en todas partes hoy en día, así como a las baterías alcalinas, que son perjudiciales para el medio ambiente.

No será superfluo recordar que las baterías de iones de litio a veces se encienden. El profesor de química Hongji Dai confía en que su nueva batería no se encenderá, incluso si está perforada. Los colegas del profesor Day describieron las nuevas baterías como "baterías recargables de iones de aluminio ultrarrápidas".

Debido a su bajo costo, seguridad contra incendios y la capacidad de crear una intensidad eléctrica significativa, el aluminio ha atraído durante mucho tiempo la atención de los investigadores, sin embargo, han pasado muchos años creando una batería de iones de aluminio comercialmente viable que podría producir suficiente voltaje incluso después de muchos ciclos de carga y descarga.

Los científicos tuvieron que superar muchos obstáculos, incluidos: descomposición del material del cátodo, bajo voltaje de descarga celular (aproximadamente 0,55 voltios), pérdida de capacidad y ciclo de vida insuficiente (menos de 100 ciclos), pérdida de potencia rápida (del 26 al 85 por ciento después de 100 ciclos).

Ahora, los científicos han introducido una batería de aluminio con alta estabilidad, en la que utilizaron un ánodo metálico hecho de aluminio emparejado con un cátodo de espuma de grafito tridimensional. Antes de esto, se probaron muchos materiales diferentes para el cátodo, y la decisión a favor del grafito se encontró por accidente. Los científicos del grupo Hongji Daya han identificado varios tipos de material de grafito que muestran una productividad muy alta.

En sus muestras experimentales, el equipo de la Universidad de Stanford colocó un ánodo de aluminio, un cátodo de grafito y un electrolito iónico líquido seguro, que consiste principalmente de soluciones salinas, en una bolsa de polímero flexible.

El profesor Dai y su grupo grabaron un video donde mostraron que incluso si perforan un proyectil, sus baterías seguirán funcionando durante un tiempo y no se encenderán.

Una ventaja importante de las nuevas baterías es su carga ultrarrápida. Por lo general, las baterías de los teléfonos inteligentes de iones de litio se recargan en cuestión de horas, mientras que el prototipo de la nueva tecnología demuestra una velocidad de carga sin precedentes de hasta un minuto.

La durabilidad de las nuevas baterías es particularmente sorprendente. La duración de la batería es de más de 7500 ciclos de carga y descarga, y sin pérdida de potencia. Los autores informan que este es el primer modelo de baterías de iones de aluminio, con carga ultrarrápida y estabilidad en miles de ciclos. Una batería típica de iones de litio puede soportar solo 1000 ciclos.

Una característica notable de la batería de aluminio es su flexibilidad. La batería puede doblarse, lo que indica el potencial para su uso en dispositivos flexibles. Además, el aluminio es mucho más barato que el litio.

Parece prometedor usar tales baterías para almacenar energía renovable con el fin de respaldarla para el suministro posterior de redes eléctricas, ya que según los últimos científicos, una batería de aluminio se puede cargar decenas de miles de veces.

Al contrario de los elementos de uso masivo AA y AAA con un voltaje de 1.5 voltios, una batería de iones de aluminio genera un voltaje de aproximadamente 2 voltios. Este es el indicador más alto que alguien haya logrado con el aluminio, y en el futuro este indicador se mejorará, dicen los desarrolladores de nuevas baterías.

Se alcanzó una densidad de almacenamiento de energía de 40 W-hora por kilogramo, mientras que baterías de iones de litio Esta cifra alcanza 206 vatios por kilogramo. Sin embargo, la mejora del material del cátodo, el profesor Hongji Dai está seguro, en última instancia conducirá tanto a un aumento en el voltaje como a un aumento en la densidad de almacenamiento de energía en las baterías de tecnología de iones de aluminio. En cualquier caso, ya se han logrado una serie de ventajas sobre la tecnología de iones de litio. Aquí, bajo costo, combinado con seguridad, carga de alta velocidad, flexibilidad y larga vida útil.