Investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) en Australia han desarrollado un nuevo componente que utiliza ácidos alimentarios para conseguir que las baterías de iones de litio sean más eficientes, asequibles y sostenibles. El prototipo reduce el impacto ambiental de sus materiales y entradas de procesamiento al tiempo que aumenta la capacidad de almacenamiento de energía.
Actualmente, las baterías de iones de litio constituyen la gran mayoría del almacenamiento de energía en baterías estacionarias de hogares y redes eléctricas. El uso de ácidos alimentarios para producir dicarboxilatos metálicos solubles en agua presenta una alternativa competitiva al grafito, un material utilizado en gran parte de las baterías de iones de litio. Estos ácidos pueden optimizar el rendimiento y el coste para satisfacer mejor la demanda de baterías, según indican los expertos de UNSW.
Se trata de un electrodo que puede aumentar significativamente la capacidad de almacenamiento de energía de las baterías de iones de litio al reemplazar el grafito con compuestos derivados de ácidos alimentarios, como el ácido tartárico y el ácido málico. Los ácidos alimentarios están fácilmente disponibles, normalmente son menos agresivos y contienen las características químicas necesarias, según afirman los expertos.
El componente de batería desarrollado podría utilizar ácidos que provienen de desechos alimentarios, reduciendo así su impacto ambiental y económico. Además, su procesamiento utiliza agua en lugar de solventes tóxicos. El equipo de investigación está buscando desviar diversos flujos de biorresiduos de los vertederos para formular nuevas microestructuras de electrodos. Al utilizar los desechos producidos a gran escala para fabricar componentes de baterías, la industria puede diversificar sus insumos, y abordar cuestiones ambientales y de sostenibilidad.
Diversas combinaciones en función del suministro de materiales
Las baterías de iones de litio utilizan predominantemente ánodos de grafito. Alrededor del 60% del grafito se pierde en los pasos de procesamiento, que normalmente requieren altas temperaturas y ácidos muy fuertes para alcanzar la pureza requerida, por lo que tiene un gran impacto ambiental.
El equipo de investigación trabajó con una variedad de ácidos alimentarios y metales para identificar la combinación más asequible y materialmente accesible. Como resultado, obtuvieron una gran versatilidad al poder cambiar la combinación de materiales para adaptarse a diferentes flujos de suministro y al rendimiento deseado. Por ejemplo, Australia tiene una gran oferta de hierro, pero en otras regiones, el manganeso o el zinc pueden ser más accesibles, por lo que los investigadores buscaron que también pudieran usarse estos materiales como componente metálico.
Actualmente, el equipo de UNSW está mejorando la tecnología, aumentando las cantidades de producción y realizando la transición de pequeñas celdas tipo botón a celdas más grandes. El siguiente paso será ejecutar ciclos de uso y recarga a diferentes temperaturas para demostrar su viabilidad y permitir una mayor optimización. Además, la tecnología también es aplicable a las baterías de iones de sodio.