Investigadores del Politécnico de Milán crearon una membrana polimérica no inflamable que permite transportar iones fluoruro a temperatura ambiente. La tecnología abre una nueva alternativa para el almacenamiento energético, aunque todavía se encuentra en fase experimental.
Un equipo de científicos del Politécnico de Milán, Italia, desarrolló una membrana polimérica capaz de transportar iones fluoruro a temperatura ambiente, superando una de las principales barreras técnicas para el desarrollo de baterías recargables que no utilizan litio como portador de carga. Los ensayos demostraron una conductividad iónica de hasta 1,3 milisiemens por centímetro y un funcionamiento reversible durante más de 50 ciclos de carga y descarga.
La investigación, publicada en la revista científica Energy Storage Materials y difundida internacionalmente el 6 de noviembre de 2026, representa un avance en el desarrollo de nuevas tecnologías electroquímicas para almacenamiento energético.
El trabajo se concentró en crear un electrolito cuasisólido capaz de facilitar el movimiento de iones fluoruro entre los electrodos de una batería, sin necesidad de operar a temperaturas elevadas.
El resultado podría contribuir al desarrollo de sistemas con mayor densidad energética que determinadas tecnologías actuales de ion-litio. Sin embargo, los investigadores todavía deben resolver desafíos relacionados con estabilidad, materiales de electrodos, durabilidad y escalamiento industrial.
Una membrana polimérica supera una barrera tecnológica
Las baterías de iones fluoruro han despertado interés científico por el potencial de almacenar energía mediante reacciones electroquímicas de conversión.
A diferencia de las baterías convencionales de ion-litio, que utilizan el desplazamiento de iones de litio entre electrodos, estas tecnologías emplean iones fluoruro con carga negativa como portadores de carga.
Una de sus principales limitaciones ha sido encontrar electrolitos capaces de transportar estos iones de manera eficiente a temperatura ambiente.
Para abordar el problema, los investigadores desarrollaron una membrana de intercambio de fluoruro, identificada como FEM, elaborada a partir de un polímero especializado con grupos funcionales de fluoruro de tetraalquilamonio.
La membrana incorpora una estructura de gel cuasisólido diseñada para permitir la movilidad de los iones durante los procesos de carga y descarga.
El equipo utilizó una mezcla de dos disolventes, 1,3-dioxolano y dimetilsulfóxido, para modificar las propiedades internas del polímero.
Esta combinación provoca un hinchamiento controlado del material, generando condiciones que favorecen el transporte iónico.
Las mediciones electroquímicas registraron una conductividad máxima de 1,3 × 10⁻³ siemens por centímetro a temperatura ambiente.
El resultado es relevante porque demuestra que el transporte de fluoruro puede desarrollarse bajo condiciones térmicas compatibles con futuras aplicaciones energéticas convencionales.
Ensayos permiten superar 50 ciclos de carga y descarga
La investigación incluyó pruebas experimentales mediante pequeñas celdas electroquímicas de laboratorio, conocidas como celdas tipo moneda.
Los dispositivos utilizaron electrodos basados en plomo y fluoruro de plomo, materiales adecuados para estudiar las reacciones de fluoración y desfluoración.
Durante el funcionamiento de la celda, los iones fluoruro participan en transformaciones electroquímicas reversibles de los materiales activos.
Estas reacciones permiten evaluar si la batería puede almacenar y liberar energía repetidamente.
Los ensayos confirmaron más de 50 ciclos de funcionamiento reversible, con una tasa de carga y descarga de 0,1 C.
Aunque el resultado representa una demostración experimental, todavía se encuentra lejos de los requisitos comerciales de los sistemas de almacenamiento utilizados en vehículos eléctricos, instalaciones industriales y redes eléctricas.
Las baterías de ion-litio destinadas a estas aplicaciones normalmente requieren cientos o miles de ciclos de funcionamiento, dependiendo de su composición química y condiciones de operación.
Por esta razón, el principal logro del estudio no consiste en alcanzar una durabilidad comercial, sino en demostrar que una membrana polimérica puede sostener el transporte de fluoruro y las reacciones electroquímicas a temperatura ambiente.
Potencial energético podría superar al de baterías de litio
Uno de los principales atractivos de las baterías de fluoruro es su potencial teórico de almacenamiento energético.
Los investigadores consideran que determinadas configuraciones podrían alcanzar densidades cercanas a 600 vatios-hora por kilogramo (Wh/kg).
Esta cifra supera el rango aproximado de 150 a 250 Wh/kg utilizado como referencia para numerosas baterías convencionales de ion-litio.
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Indicador |
Baterías de ion-litio |
Tecnología de fluoruro investigada |
|---|---|---|
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Portador de carga |
Iones de litio |
Iones fluoruro |
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Densidad energética |
150–250 Wh/kg de referencia |
Potencial teórico cercano a 600 Wh/kg |
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Temperatura de operación |
Ambiente en sistemas convencionales |
Ambiente en las pruebas experimentales |
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Desarrollo comercial |
Tecnología consolidada |
Etapa de investigación |
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Vida útil |
Cientos o miles de ciclos según química |
Más de 50 ciclos demostrados |
La densidad de 600 Wh/kg corresponde a una posibilidad tecnológica y no representa un rendimiento alcanzado por las celdas experimentales.
Además, la densidad energética final dependerá de la selección de electrodos, el diseño completo de la batería, las pérdidas internas y los materiales auxiliares necesarios para su funcionamiento.
El rendimiento comercial de una tecnología no puede determinarse únicamente por su capacidad teórica de almacenamiento.
También intervienen factores como eficiencia energética, velocidad de carga, seguridad, costos de fabricación y disponibilidad de materias primas.
Seguridad y nuevos materiales para almacenamiento energético
La membrana desarrollada en Italia presenta propiedades no inflamables que podrían representar una ventaja para futuras aplicaciones de almacenamiento.
La seguridad térmica constituye uno de los aspectos críticos de las baterías utilizadas en vehículos eléctricos, instalaciones industriales y sistemas estacionarios de almacenamiento de energía.
En determinadas condiciones de falla, algunas baterías de ion-litio pueden experimentar reacciones térmicas difíciles de controlar.
La utilización de electrolitos cuasisólidos constituye una línea de investigación orientada a mejorar las características de seguridad de los sistemas electroquímicos.
Sin embargo, el carácter no inflamable de la membrana no garantiza por sí mismo que una batería completa sea inmune a incendios u otros incidentes.
El comportamiento final dependerá del conjunto de materiales, las condiciones de operación y los mecanismos de protección incorporados.
La investigación también utilizó simulaciones de dinámica molecular para estudiar cómo interactúan los componentes del polímero y los disolventes.
Los resultados identificaron al dimetilsulfóxido como un componente relevante para generar las condiciones estructurales que favorecen el movimiento de iones.
Esta información podría contribuir al diseño de nuevos electrolitos con mayor conductividad y estabilidad.
Qué significa para el litio y los minerales estratégicos
El desarrollo de baterías que utilizan iones fluoruro representa una nueva línea de investigación dentro de la diversificación de tecnologías de almacenamiento energético.
Actualmente, el litio ocupa una posición central en la fabricación de baterías para electromovilidad, equipos electrónicos y sistemas de respaldo eléctrico.
Su utilización ha impulsado inversiones en minería, procesamiento químico y fabricación de materiales activos para baterías.
Chile participa de esta cadena mediante su producción de litio, principalmente vinculada al salar de Atacama.
La aparición de nuevas tecnologías electroquímicas genera interés para la industria minera porque podría modificar, a largo plazo, la composición de la demanda de minerales utilizados en almacenamiento energético.
No obstante, las baterías de fluoruro todavía no constituyen una alternativa comercial capaz de desplazar a las tecnologías de ion-litio.
Su desarrollo requiere demostrar ventajas reales en costos, rendimiento, durabilidad y seguridad antes de evaluar impactos significativos sobre el mercado de materias primas.
Además, las futuras baterías de fluoruro necesitarían otros materiales para sus electrodos y componentes internos, cuya disponibilidad y viabilidad económica dependerán de las configuraciones finalmente desarrolladas.
La diversificación tecnológica no necesariamente implica una reducción inmediata de la demanda de litio, especialmente considerando la infraestructura industrial ya instalada y el crecimiento previsto de las necesidades de almacenamiento eléctrico.
Aplicaciones potenciales en minería y energías renovables
El almacenamiento energético se ha convertido en un componente relevante para la operación de sistemas eléctricos con elevada participación de generación solar y eólica.
En Chile, esta tendencia tiene especial importancia en las regiones del norte, donde se concentra una parte significativa de la actividad minera y del desarrollo de proyectos renovables.
Las grandes operaciones mineras requieren un suministro eléctrico continuo para procesos de molienda, bombeo, tratamiento de minerales y sistemas auxiliares.
Las tecnologías de baterías permiten gestionar fluctuaciones de generación renovable, desplazar energía entre horarios y aportar flexibilidad a los sistemas eléctricos.
En este contexto, una eventual batería de fluoruro con alta densidad energética y condiciones de seguridad competitivas podría encontrar aplicaciones industriales.
Sin embargo, actualmente no existe evidencia de que la tecnología desarrollada en Milán esté preparada para operar en sistemas mineros o instalaciones de almacenamiento a gran escala.
Antes de considerar esas aplicaciones será necesario demostrar su funcionamiento en celdas de mayor capacidad, módulos y sistemas integrados.
También deberán evaluarse variables como comportamiento térmico, eficiencia de carga y descarga, degradación de materiales y costos operacionales.
Los desafíos antes de una posible comercialización
El trabajo científico fue coordinado por Maurizio Sansotera, con participación de Luca Magagnin en caracterización electroquímica y Giuseppina Raffaini en simulaciones moleculares. Federico Maria Scesa encabezó la autoría de la investigación.
El siguiente desafío consiste en transformar el comportamiento demostrado en laboratorio en una tecnología reproducible y escalable.
Entre los aspectos pendientes destacan la selección de materiales de electrodos más adecuados, el aumento del número de ciclos, la estabilidad química del electrolito y la evaluación del rendimiento bajo distintas condiciones de operación.
También será necesario estudiar el costo y la disponibilidad de los materiales empleados, junto con los efectos ambientales de su fabricación y eventual reciclaje.
El uso de plomo en los electrodos experimentales, por ejemplo, plantea exigencias ambientales que deberán considerarse al evaluar formulaciones comerciales.
La investigación muestra que es posible superar una barrera fundamental para las baterías de fluoruro: transportar sus iones a temperatura ambiente mediante una membrana polimérica cuasisólida.
El avance amplía las alternativas científicas para el almacenamiento energético, pero todavía no demuestra una solución comercial superior a las baterías existentes.
Para la industria energética y minera, el desarrollo constituye una señal de cómo la investigación en materiales puede abrir nuevas opciones para el almacenamiento eléctrico. Su impacto definitivo dependerá de que los próximos ensayos permitan convertir los resultados electroquímicos iniciales en dispositivos seguros, duraderos y económicamente competitivos.
REDIMIN Responde
¿Qué avance tecnológico lograron los investigadores del Politécnico de Milán?
Desarrollaron una membrana polimérica no inflamable capaz de transportar iones fluoruro a temperatura ambiente, superando barreras técnicas para el desarrollo de baterías recargables sin litio.
¿Cuál es la conductividad iónica alcanzada por la nueva membrana polimérica?
La membrana polimérica alcanzó una conductividad iónica de hasta 1,3 milisiemens por centímetro a temperatura ambiente.
¿Cuántos ciclos de carga y descarga soportó la nueva tecnología en pruebas experimentales?
La tecnología soportó más de 50 ciclos de carga y descarga en pruebas experimentales.
¿Cuál es el potencial teórico de densidad energética de las baterías de fluoruro en comparación con las de ion-litio?
Las baterías de fluoruro podrían alcanzar densidades energéticas cercanas a 600 Wh/kg, superando el rango de 150 a 250 Wh/kg de las baterías convencionales de ion-litio.
¿Qué ventaja de seguridad presenta la membrana desarrollada en Italia?
La membrana presenta propiedades no inflamables, lo que podría ser una ventaja para aplicaciones de almacenamiento energético en términos de seguridad térmica.
