Científicos de la Universidad de Stanford experimentan con una arquitectura de baterías de un solo uso que tiene décadas de antigüedad, pero ahora han desarrollado una nueva versión que no sólo es recargable, sino que ofrece una capacidad seis veces superior a la de las soluciones actuales de iones de litio.
El avance depende de la estabilización de las reacciones volátiles del cloro dentro del dispositivo, y algún día podría sentar las bases de baterías de alto rendimiento que alimenten los teléfonos inteligentes durante una semana.
La nueva batería se describe como una batería de cloro-metal alcalino, y se basa en la química que surgió por primera vez en la década de 1970, denominada cloruro de litio-tionilo. Estas baterías son muy apreciadas por su alta densidad energética, pero dependen de un cloro altamente reactivo que las hace inadecuadas para cualquier cosa que no sea un solo uso.
En una pila recargable normal, los electrones viajan de un lado a otro durante la descarga y luego vuelven a su forma original cuando se recarga la pila. En este caso, sin embargo, el cloruro de sodio o el cloruro de litio se convierten en cloro, que es demasiado reactivo para volver a convertirse en cloruro con gran eficacia.
Los autores de este nuevo estudio podrían haber dado con una solución a este problema. El equipo estaba experimentando con cloruro de sodio y cloro para intentar mejorar el rendimiento de esta batería, pero descubrió que el producto químico se había estabilizado, lo que permitía a la batería cierto grado de recargabilidad.
Las investigaciones posteriores llevaron al equipo a desarrollar un nuevo material de electrodo hecho de carbono poroso que actúa como una esponja, absorbiendo las moléculas erráticas de cloro y almacenándolas de forma segura para convertirlas de nuevo en sodio.
La molécula de cloro queda atrapada y protegida en los diminutos poros de las nanoesferas de carbono cuando la batería se carga.
Entonces, cuando la batería necesita ser descargada, podemos descargar la batería y convertir el cloro para hacer NaCl -sal de mesa- y repetir este proceso durante muchos ciclos.
En la actualidad, podemos realizar hasta 200 ciclos y todavía hay margen de mejora.
Guanzhou Zhu.
Una batería de iones de litio bien mantenida, por ejemplo, puede aguantar entre 500 y 1000 ciclos.
A través de sus experimentos, el equipo también demostró una densidad de energía muy alta para el prototipo de batería, con 1.200 mAh por gramo de material de electrodo, unas seis veces más que lo que ofrece la tecnología actual de baterías de iones de litio.
Una batería recargable es un poco como una mecedora. Se inclina en una dirección, pero luego se balancea hacia atrás cuando se le añade electricidad. Lo que tenemos aquí es una mecedora que se balancea mucho.
Hongjie Dai, autor del estudio.
El equipo imagina que la batería puede usarse en audífonos o mandos a distancia, o para alimentar dispositivos que sólo requieren una recarga infrecuente, como satélites o sensores remotos que pueden ser alimentados con energía solar.
Para su uso en teléfonos inteligentes y vehículos eléctricos, los científicos tendrán que ampliar la escala de la batería y diseñar una estructura adecuada, además de aumentar el número de veces que se puede utilizar con seguridad.
Más información: www.nature.com
Vía stanford.edu
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