Investigadores chinos desarrollan una batería de sodio y azufre de alto voltaje que podría competir con las baterías de litio.
Un equipo de investigadores en China acaba de revelar un nuevo diseño de batería de sodio-azufre que podría revolucionar el mundo del almacenamiento de energía. Aprovechándose de la misma química que históricamente ha convertido al azufre en un problema para los ingenieros, han logrado construir una celda increíblemente económica de fabricar, pero que aun así ofrece una enorme capacidad energética.
El diseño, que actualmente se está probando en el laboratorio, utiliza ingredientes muy económicos: azufre, sodio, aluminio y un electrolito a base de cloro. En las primeras pruebas, la batería alcanzó densidades energéticas superiores a los 2000 vatios-hora por kilogramo, una cifra que supera con creces a las baterías de iones de sodio actuales e incluso a las celdas de litio de gama alta.
El azufre siempre ha sido la "ballena blanca" de la tecnología de baterías porque teóricamente puede contener una tonelada de energía.
¿El problema? En las baterías estándar de litio-azufre, el azufre tiende a generar subproductos químicos problemáticos que obstruyen el funcionamiento y reducen la vida útil de la batería . Este nuevo enfoque cambia las reglas del juego. En lugar de obligar al azufre a aceptar electrones, los investigadores implementaron un sistema donde el azufre los dona.
Funciona así: la batería utiliza un cátodo de azufre puro y un simple trozo de papel de aluminio como ánodo. El ingrediente secreto es el electrolito, una mezcla de cloruro de aluminio, sales de sodio y cloro. Al descargar la batería, los átomos de azufre del cátodo ceden electrones y reaccionan con el cloro para formar cloruros de azufre. Mientras tanto, los iones de sodio capturan esos electrones y se depositan sobre el papel de aluminio.
Esta reacción química específica evita los problemas de degradación que suelen afectar a las baterías de azufre. Una capa de carbono porosa contiene el reactivo, y un separador de fibra de vidrio evita que se produzca un cortocircuito. Es una reacción compleja, pero el equipo demostró que funciona de forma fluida y reversible.
Las estadísticas de durabilidad aquí son impresionantes.
Las celdas de prueba sobrevivieron 1400 ciclos de carga y descarga antes de comenzar a perder una capacidad significativa. Aún más sorprendente es su vida útil: tras permanecer sin uso durante más de un año, la batería aún conservaba el 95 % de su carga. Esto es fundamental para proyectos de almacenamiento a largo plazo, donde las baterías pueden permanecer inactivas durante semanas o meses.
Pero el verdadero factor disruptivo es el precio. Basándose en el costo de las materias primas, los investigadores estiman que esta batería podría costar aproximadamente 5 dólares por kilovatio-hora. Para ponerlo en perspectiva, eso es menos de una décima parte del costo de muchas baterías de sodio actuales y mucho más baratas que las de iones de litio. Si logran producirla en masa, podría hacer que almacenar energía renovable en la red sea increíblemente barato.
Claro que hay una trampa. El electrolito rico en cloro que utilizan es corrosivo y difícil de manejar de forma segura. Además, estas cifras provienen de pruebas de laboratorio basadas en el peso de los materiales activos, no de una celda comercial completamente empaquetada. Llevar esto del vaso de precipitados a la planta de producción será un gran obstáculo de ingeniería.
Aun así, esta investigación es una clara señal de alerta. Demuestra que cuando materiales estándar como el litio se vuelven demasiado caros o escasos, la creatividad con la química "no convencional" puede abrir puertas que ni siquiera sabíamos que existían.
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