Un equipo de investigación, dirigido por el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico del Departamento de Energía de EE.UU. (PNNL), ha demostrado un nuevo diseño de batería que podría ayudar a facilitar la integración de energías renovables en la red eléctrica a un coste más bajo, utilizando metales abundantes en la Tierra. Según los investigadores, el nuevo diseño para una batería de almacenamiento de energía de red creada con metales de bajo costo de sodio y aluminio proporciona un camino hacia un sistema de almacenamiento de energía estacionario más seguro y escalable.
El nuevo diseño de batería de sal fundida se ha publicado recientemente en Energy Storage Materials. El equipo de investigación indica que tiene el potencial de cargarse y descargarse mucho más rápido que otras baterías de sodio de alta temperatura convencionales, operar a una temperatura más baja y mantener una elevada capacidad de almacenamiento de energía.
Nueva batería de sal fundida a base de sodio
La nueva batería de sal fundida a base de sodio utiliza dos reacciones distintas. El equipo de investigación informó previamente de una reacción de sal fundida neutra. El nuevo descubrimiento muestra que esta sal fundida neutra puede sufrir una reacción adicional en una sal fundida ácida, y este segundo mecanismo de reacción ácida aumenta la capacidad de la batería. En concreto, después de 345 ciclos de carga/descarga a alta corriente, este mecanismo de reacción ácida retuvo el 82,8% de la capacidad máxima de carga.
Aunque la batería se encuentra en etapa inicial, los investigadores prevén que podría resultar en una densidad de energía práctica de hasta 100 Wh/kg. En comparación, la densidad de energía de las baterías de iones de litio utilizadas en la electrónica comercial y los vehículos eléctricos es de alrededor de 170-250 Wh/kg, por lo que el nuevo diseño de batería de sodio y aluminio tiene la ventaja de ser económico y fácil de producir en los Estados Unidos a partir de materiales mucho más abundantes.
Con la optimización, los investigadores esperan que la densidad de energía específica y el ciclo de vida puedan llegar a ser aún mayores y más prolongados.
Demostración y desarrollo de la nueva batería
Los científicos de PNNL colaboraron con Nexceris, empresa de energía renovable con sede en EE.UU., para ensamblar y probar la batería. La compañía suministró su electrolito a base de sodio de estado sólido patentado en PNNL para probar el rendimiento de la batería. Este componente crucial de la batería permite que los iones de sodio viajen desde el lado negativo (ánodo) al lado positivo (cátodo) de la batería mientras se carga.
El objetivo principal de la investigación para esta tecnología es permitir el cambio diario y de bajo costo de la energía solar a la red eléctrica durante un período de 10 a 24 horas, un punto óptimo en el que se puede comenzar a pensar en integrar niveles más altos de energías renovables en la red eléctrica para proporcionar una verdadera capacidad de recuperación de la red a partir de recursos renovables como la energía eólica y solar.
La mayoría de las tecnologías de baterías actuales, incluidas las baterías de iones de litio, son adecuadas para el almacenamiento de energía a corto plazo. Satisfacer la demanda de más de 10 horas de almacenamiento de energía requerirá el desarrollo de conceptos de batería nuevos, de bajo costo, seguros y de larga duración más allá de las tecnologías de batería de vanguardia actuales. Esta investigación proporciona una demostración prometedora a escala de laboratorio hacia ese objetivo.