Demostró ser estable a lo largo de 1.000 horas de ciclos de carga
Las baterías de iones de litio que alimentan gran parte del mundo moderno pueden ser en la actualidad nuestra mejor solución, pero los científicos continúan experimentando con su composición en busca de dispositivos que sean más seguros y menos costosos para el medio ambiente (entre otros atributos deseables).
Un equipo de la Universidad de Florida Central (UCF) ha presentado un diseño que cumple estos dos requisitos, utilizando agua de mar en lugar de electrolitos tóxicos e inflamables, y un nuevo ánodo para mejorar su durabilidad.
Dentro de una batería hay una solución de electrolito que transporta la carga eléctrica entre los dos electrodos, el cátodo y el ánodo. Esta solución contiene disolventes que son inflamables, lo que conlleva el riesgo de incendio, y también tóxicos, lo que conlleva el riesgo de daños ambientales cuando las baterías se agotan y desechan.
Una alternativa más segura y ecológica sería utilizar agua de mar como solución de electrolitos, y esta es una tecnología que ha experimentado algunos avances interesantes en los últimos años. Un equipo del Laboratorio de Investigación del Ejército de EE. UU., por ejemplo, ha estado trabajando con baterías con electrolitos a base de agua salada durante varios años y ha ido mejorando gradualmente su voltaje hasta el punto en que podrían alimentar electrolitos domésticos.
Imagen: g) La estructura atómica y el panorama energético de los átomos de superficie de Zn3Mn. h) Ilustración esquemática de los procesos de recubrimiento de Zn en el ánodo de Zn (arriba) y el ánodo de Zn-Mn (abajo).
El equipo de la UCF ha perseguido un objetivo similar con lo que se conoce como batería de zinc a base de agua. Sin embargo, donde estos dispositivos han tenido problemas es el crecimiento de zinc en el ánodo de la batería durante el funcionamiento, lo que impacta negativamente en su durabilidad y vida útil general.
Al utilizar un ánodo recubierto de una nanoaleación de zinc-manganeso, los científicos creen que han encontrado una forma de solucionar este problema. Este diseño demostró ser estable a lo largo de 1.000 horas de ciclos de carga y descarga bajo una alta corriente, sin mostrar signos de degradación en ningún momento.
"Desarrollamos un electrodo 3D duradero y robusto que se puede utilizar para baterías de agua de mar en condiciones extremas", dice el autor del estudio Yang Yang. "Hemos trabajado en baterías acuosas y en el uso de recursos de agua de mar durante muchos años, por lo que tenemos experiencia en el campo y sabemos a dónde deberíamos ir.
Yang ve posibilidades en el uso de este diseño de batería para alimentar vehículos submarinos, pero también cree que con un mayor desarrollo, la aleación de zinc-manganeso también podría resultar útil en baterías que no son de base acuosa.
La investigación fue publicada en la revista Nature Communications: Stable, high-performance, dendrite-free, seawater-based aqueous batteries
