Un equipo de investigadores y socios industriales dirigido por el Royal Melbourne Institute of Technology (RMIT) de Australia ha creado baterías acuosas de iones metálicos o ‘baterías de agua’, que son reciclables y evitan completamente los riesgos de incendio o explosión. Los investigadores utilizaron materiales como el magnesio y el zinc, más económicos y menos tóxicos que las alternativas utilizadas en otros tipos de baterías para reducir los costes de fabricación, así como los riesgos para la salud humana y el medio ambiente. Así, el equipo de investigación ha creado una serie de baterías de prueba a pequeña escala con el fin de abordar desafíos tecnológicos como el aumento de la capacidad de almacenamiento de energía y la vida útil.
El equipo de investigadores utilizó agua para reemplazar electrolitos orgánicos, que permiten el flujo de corriente eléctrica entre los terminales positivo y negativo, lo que significa que estas baterías no pueden provocar un incendio ni explotar, a diferencia de las baterías de iones de litio. Además, frente a los desafíos de eliminación de las baterías convencionales al final de su vida útil, estas nuevas baterías se pueden desmontar de manera segura y sus materiales se pueden reutilizar o reciclar. La simplicidad de los procesos de fabricación de las baterías de agua permite que la producción en masa sea factible.
En su último trabajo, publicado en Advanced Materials, los investigadores encontraron una solución al crecimiento de dendritas disruptivas, formaciones metálicas puntiagudas que pueden provocar cortocircuitos y otros fallos graves. El equipo cubrió las piezas afectadas de la batería con un metal llamado bismuto y su óxido como una capa protectora que impedía la formación de dendritas. De esta manera, las baterías duran más que las baterías de iones de litio, lo que las hace ideales para aplicaciones de uso intensivo y alta velocidad.
Además, las baterías de agua están acortando distancias con la tecnología de iones de litio en términos de densidad de energía con el objetivo de utilizar el menor espacio posible por unidad de energía. En una investigación publicada en Small Structures, los investigadores fabricaron baterías de agua con una densidad de energía de 75 Wh kg-1.
Aplicaciones de las baterías de agua
El siguiente paso que buscan los investigadores es aumentar la densidad de energía de las baterías de agua mediante el desarrollo de nuevos nanomateriales como materiales para los electrodos. El magnesio será probablemente el material elegido para las futuras baterías de agua.
Los científicos afirman que las baterías de agua de iones de magnesio tienen el potencial de reemplazar a las baterías de plomo-ácido en un plazo de entre uno y tres años, y potencialmente reemplazar las baterías de iones de litio en los próximos diez años. El magnesio es más liviano que los metales alternativos, incluidos el zinc y el níquel, tiene una mayor densidad de energía potencial y permitirá que las baterías tengan tiempos de carga más rápidos y una mejor capacidad para soportar dispositivos y aplicaciones que consumen mucha energía, según señalan los investigadores.
Las baterías de agua están proyectadas para aplicaciones a gran escala, como el almacenamiento en red y la integración de energía renovable. No obstante, los investigadores pronostican que, a medida que se incorporen nuevos avances en esta tecnología, podría funcionar para otros tipos de aplicaciones de almacenamiento de energía a menor escala, como el suministro energético de los hogares o de dispositivos de entretenimiento.