Entre las posibilidades menos exploradas para superar las limitaciones actuales de la tecnología de iones de litio se encuentran las baterías de iones duales, en las que los iones, tanto los positivos como los negativos, están activos en el almacenamiento de energía.
Tales baterías tienen un gran potencial para una alta densidad de energía utilizando materiales seguros y de bajo costo, pero los problemas con la estabilidad y el rendimiento del electrolito a voltajes más altos han demostrado ser desafíos difíciles de superar.
Sin embargo, los conceptos de iones duales son un área de interés para los científicos, y un proyecto conjunto formado por un grupo de EE. UU. y otro de Alemania puede impulsar la tecnología aún más. El grupo, dirigido por el Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) en EE. UU. y la Universidad de Münster en Alemania, fabricó una ‘batería acuosa de iones duales de zinc metálico’ que consta de un ánodo de zinc, un cátodo de grafito natural y un electrolito acuoso de bisalto concentrado.
La batería se describe en el estudio “Enabling Natural Graphite in High-Voltage Aqueous Graphite Zn Metal Dual-Ion Batteries“, publicado en Advanced Energy Materials. En las pruebas, alcanzó hasta 2,5 voltios y entregó una capacidad de alrededor de 110 miliamperios-hora por gramo (mAh / g) a una corriente de carga / descarga de 200 miliamperios por gramo (mA / g). A una corriente más alta de 5000 mA / g, la capacidad cae a 60 mAh / g. y la batería retuvo el 80% de su capacidad inicial después de 200 ciclos.
El grupo dijo que otros descubrimientos hechos durante estos trabajos les dejan con la esperanza de que se puedan realizar más optimizaciones en el rendimiento. “En nuestras investigaciones, pudimos dilucidar con éxito los mecanismos básicos para la intercalación de aniones en el grafito en un sistema de base acuosa mediante trabajo experimental y simulaciones por computadora”, explica el autor principal del artículo, Ismael Rodríguez, de PNNL. “Por lo tanto, hemos obtenido información importante para futuras investigaciones sobre la tecnología de iones duales para el almacenamiento de energía a nivel de red”.
El grupo está convencido de que puede lograr estas optimizaciones y que su prototipo de laboratorio podría convertirse en una batería con suficiente densidad de energía para aplicaciones de almacenamiento a nivel de red, vehículos eléctricos u otros dispositivos más pequeños. “Es evidente que es necesaria la optimización de este sistema”, concluye el grupo. “Sin embargo, este trabajo muestra un prometedor sistema intrínsecamente seguro y rentable para el almacenamiento de energía a gran escala orientado a aplicaciones a nivel de red basadas en la tecnología de batería acuosa de doble ión.”
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