Nuevo electrolito permite baterías de zinc altamente eficientes

Los investigadores han desarrollado un nuevo electrolito que aumenta la eficiencia de las baterías de zinc a casi el 100%.

Cada batería tiene dos electrodos: el ánodo, desde el cual fluyen los electrones hacia un circuito externo, y el cátodo, que acepta los electrones del circuito externo, y el electrolito, el medio químico que separa los electrodos y permite que los iones fluyan entre ellos. Sin embargo, los investigadores creen que las baterías de zinc-metal son una de las principales tecnologías candidatas para el almacenamiento de energía a gran escala.

Investigadores de la Universidad Estatal de Oregón han desarrollado un nuevo electrolito que aumenta la eficiencia del ánodo de zinc-metal en las baterías de zinc a casi el 100 %, un gran avance en el camino hacia una alternativa a las baterías de iones de litio para el almacenamiento de energía a gran escala.

"El avance representa un avance significativo en la fabricación de baterías de zinc-metal más accesibles para los consumidores", dijo Xiulei "David" Ji de la Facultad de Ciencias de la OSU. “Estas baterías son esenciales para la instalación de más parques solares y eólicos. Además, brindan una solución segura y eficiente para el almacenamiento de energía en el hogar y módulos de almacenamiento de energía para comunidades vulnerables a los desastres naturales”.

Las baterías a base de zinc consumen mucha energía y se consideran una posible alternativa para el almacenamiento de energía en la red frente a las baterías de iones de litio ampliamente utilizadas, cuya producción depende de la disminución de los suministros de metales raros como el cobalto y el níquel. El cobalto y el níquel también son tóxicos y pueden contaminar los ecosistemas y las fuentes de agua cuando se filtran de los vertederos.

El costo de la electricidad suministrada por una instalación de almacenamiento de baterías de zinc solo puede ser competitivo con la electricidad de combustibles fósiles si la batería tiene una vida útil prolongada de miles de ciclos. Sin embargo, hasta la fecha, el ciclo de vida se ha visto limitado por el bajo rendimiento de reversibilidad del ánodo de zinc. Durante la carga, los cationes de zinc en el electrolito ganan electrones y se depositan en la superficie del ánodo. Durante la descarga, el ánodo enchapado cede electrones para la carga de trabajo al disolverse en el electrolito.

El principal desafío con las baterías de zinc es que el zinc reacciona con el agua en el electrolito para producir gas hidrógeno en lo que se conoce como una reacción de evolución de hidrógeno. Esta reacción parasitaria provoca un ciclo de vida corto y también es un peligro potencial para la seguridad. El nuevo electrolito permite una Eficiencia Coulombic (CE) del 99,95%.

Referencia: Heng Jiang et al., El electrolito de cloruro permitió una batería práctica de zinc-metal con una eficiencia de Coulombic cercana a la unidad, sostenibilidad de la naturaleza (2023). DOI: 10.1038/s41893-023-01092-x