Publicado el 21 de noviembre de 2024 a las 14:36
Cada vez más, las baterías recargables forman parte de nuestra vida diaria. Desde la llegada de las baterías de litio, los investigadores han intentado desarrollar baterías que sean menos costosas, pero igual de eficientes. El trabajo del equipo de Eric McCalla, profesor asociado del Departamento de Química de la Universidad McGill, podría llevarnos a sustituir nuestras baterías de litio por baterías a base de sal.
Estas baterías ya existen. China los produce para su uso en vehículos eléctricos. Lamentablemente, su rendimiento ya es limitado, porque la tecnología desarrollada no permite mejorarlos. Por tanto, debemos crear nueva tecnología que nos permita aumentar la potencia de estas baterías. El equipo del profesor McCalla está trabajando para diseñar una nueva fuente de energía que supere a las baterías de litio porque serán más baratas y más eficientes.
Hay tres componentes principales dentro de una batería. El ánodo, que tiene carga negativa, el cátodo que tiene carga positiva y el electrolito que facilita los intercambios entre los otros dos. El movimiento de iones positivos desde el ánodo al cátodo produce energía eléctrica. En el caso de las baterías de litio, es el ion litio positivo el que produce energía eléctrica a medida que avanza hacia el cátodo. Por tanto concentramos todos los iones positivos en el ánodo. Estos naturalmente querrán unirse al cátodo positivo y así crear energía. Una vez que todos los iones positivos han llegado al cátodo, la batería ya no funciona. Cuando recargas una batería, vuelves a colocar todos los iones positivos en el ánodo y se reanuda el proceso de creación de energía.
En el caso de las baterías a base de sal, son los iones de sodio cargados positivamente los que se mueven del ánodo al cátodo para generar electricidad. El problema al que tuvo que enfrentarse el equipo de McGill fue el tamaño de los iones. Las de litio son mucho más pequeñas que las de sodio. Para solucionar este problema, los investigadores desarrollaron un ánodo y un cátodo hechos de manganeso que oxidaron para facilitar la transferencia de iones de sodio. La adición de dos átomos de oxígeno al átomo de manganeso facilita la absorción de iones por el ánodo y el cátodo.
El año pasado, se lanzó un nuevo material. Esto permite un mejor intercambio de iones de sodio. Es el cianuro que se encuentra dentro de este nuevo material el que facilita este intercambio. Sin embargo, esta tecnología ya ha llegado a su límite. Las baterías de sodio de este tipo sólo dan a los vehículos eléctricos una autonomía de 250 km. Precisamente en este aspecto trabaja activamente el equipo de investigadores. Quieren desarrollar una batería más eficiente, que ofrezca más autonomía que la tecnología de sodio ya existente.
El equipo del profesor McCalla espera desarrollar una batería basada en materiales que sean abundantes y menos costosos que metales más raros como el litio, el zinc y el cobalto, que se utilizan actualmente en las baterías de iones de litio. Ya están probando componentes que contienen manganeso, hierro, sal y oxígeno. Sin embargo, estos son inestables. Es necesario añadir otro elemento para solucionar este problema. Por ello, desarrollaron una forma de hacer las cosas que les permite probar la compatibilidad de 64 elementos diferentes al mismo tiempo. Esta forma innovadora de hacer las cosas les ahorra mucho tiempo. No sólo prueban su eficiencia, sino que también lo hacen a diferentes temperaturas para replicar las condiciones a las que están sometidos los vehículos eléctricos.
Mucha gente piensa que las baterías al final de su vida útil no son reciclables. Según el investigador, todas las baterías se pueden reciclar. Más bien, ve la motivación como una barrera para el reciclaje de baterías. Señala que las baterías de iones de litio contienen metales que tienen un alto valor comercial. Por tanto, existe interés en recuperarlos. Este no es el caso de las baterías de sodio. Sus elementos tienen poco valor y por tanto la motivación para reciclarlos puede no estar presente, añade.
