Las baterías equipadas con un electrodo negativo de metal son atractivas por su mayor densidad de energía y su menor complejidad, lo que las hace más fácilmente reciclables . Sin embargo, la amenaza de cortocircuito celular por dendritas ha estancado el despliegue de la tecnología.
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Ahora, los investigadores del MIT han desarrollado un nuevo tipo de batería, hecha completamente de materiales abundantes y económicos: aluminio, azufre y sal, que podría ayudar a llenar ese vacío. Además de ser económica, la nueva batería es resistente al fuego y a las fallas y se puede cargar muy rápido, lo que podría hacerla útil para alimentar una casa o cargar vehículos eléctricos .
Las baterías de iones de litio actuales siguen siendo demasiado caras para la mayoría de estas aplicaciones y contienen un electrolito inflamable. Entonces, los investigadores comenzaron a buscar metales baratos y abundantes en la Tierra que pudieran sustituir al litio. Después de una búsqueda y algunas pruebas y errores, se conformaron con aluminio y azufre como sus dos materiales de electrodo, con un electrolito de sal de cloro-aluminato fundido en el medio. Todos estos ingredientes son baratos, fácilmente disponibles y no inflamables, lo que significa que no hay riesgo de incendio o explosión.
En las pruebas, el equipo demostró que las nuevas celdas de batería de aluminio y azufre podrían soportar cientos de ciclos a tasas de carga excepcionalmente altas, con un costo proyectado por celda de aproximadamente una sexta parte del de las celdas de iones de litio comparables. Demostraron que la tasa de carga dependía en gran medida de la temperatura de trabajo, con 110 grados Celsius (230 grados Fahrenheit) mostrando tasas 25 veces más rápidas que 25 C (77 F).
El equipo eligió la sal fundida como electrolito simplemente porque su bajo punto de fusión resultó tener una ventaja fortuita. Es muy bueno para prevenir la formación de dendritas, que son puntas estrechas de metal que se acumulan en un electrodo y eventualmente crecen para hacer contacto con el otro electrodo, causando un cortocircuito y obstaculizando la eficiencia.
La sal de cloroaluminato que eligieron «retiró esencialmente estas dendritas desbocadas, al tiempo que permitió una carga muy rápida», dice el profesor del MIT Donald Sadoway, uno de los autores del estudio que describe el diseño. «Hicimos experimentos a tasas de carga muy altas, cargando en menos de un minuto, y nunca perdimos células debido al cortocircuito de las dendritas».
Es importante destacar que los investigadores dicen que la batería de aluminio y azufre no requiere una fuente de calor externa para mantener su temperatura de funcionamiento. El calor se produce electroquímicamente de forma natural mediante la carga y descarga de la batería. “Mientras cargas, generas calor, y eso evita que la sal se congele. Y luego, cuando descargas, también genera calor”, dice Sadoway .
Según el equipo del MIT, la nueva formulación de la batería sería ideal para instalaciones de aproximadamente el tamaño necesario para alimentar una sola casa o una pequeña o mediana empresa, produciendo del orden de unas pocas decenas de kilovatios-hora de capacidad de almacenamiento. La escala más pequeña de las baterías de aluminio y azufre también las haría prácticas para usos como estaciones de carga de vehículos eléctricos . Otras tecnologías podrían ser más efectivas, incluidas las baterías de metal líquido, para instalaciones más grandes, hasta una escala de utilidad de decenas a cientos de megavatios hora.
La nueva tecnología ya es la base de una nueva empresa derivada llamada Avanti, que ha licenciado las patentes del sistema, cofundado por Sadoway. La primera orden del día para la empresa es demostrar que funciona a escala y luego someterla a una serie de pruebas de estrés.
Fuente: inceptivemind
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