El Instituto Tecnológico de Massachusetts acaba de publicar los detalles de un diseño que reinventa el funcionamiento de las baterías tradicionales de iones de litio mediante materiales fluidos, en lugar de sólidos. El sistema puede multiplicar la capacidad de almacenamiento y abaratar considerablemente las baterías para vehículos eléctricos y la red.
Cómo funciona una batería de flujo: los materiales activos - el ánodo y el cátodo - se encuentran en forma líquida y fluyen a través de una membrana para crear las reacciones químicas que cargan y descargan la batería. (Imagen: Advanced Energy Materials)
Según el artículo publicado en la revista Advanced Energy Materials, el nuevo diseño combina los materiales utilizados en las actuales baterías de iones de litio con el concepto de una batería de flujo. Las baterías de flujo, que se utilizan principalmente para el almacenamiento de la red, tienen dos tanques con electrolito líquido que se bombea a través de una membrana y crear así una reacción química que genera el flujo de electricidad. Los líquidos son bombeados en dirección contraria para almacenar la carga.
En este caso, los investigadores usan una mezcla fluida que contiene compuestos utilizados en las baterías de iones de litio para construir una "celda de flujo semi-sólido". Al igual que en una batería de flujo tradicional, los líquidos son bombeados a través de una membrana para crear las reacciones químicas necesarias para cargar o descargar la batería. Como los líquidos están cuajados de partículas, el lodo pegajoso es exudado en lugar de fluir como el agua.
Este material negro y pegajoso, desarrollado por el MIT, es la base de un nuevo diseño destinado a multiplicar por diez la densidad energética en la batería. (Imagen: MIT).
En las baterías de iones de litio los componentes inactivos ocupan la mayor parte del espacio. La ventaja de este diseño de celda de flujo es que elimina esa limitación porque se ajusta alrededor de las células de la batería.
En comparación con los materiales de las baterías de flujo, los compuestos a base de litio pueden almacenar 10 veces más energía. Y para crear una batería mayor sólo se necesitan tanques más grandes.
Al disponer en forma líquida de los electrodos de la batería - el ánodo y el cátodo-, se abre la posibilidad de que las estaciones de carga para vehículos eléctricos reemplacen el material del electrodo mientras el conductor espera. Los investigadores llaman a los materiales activos "crudo de Cambridge", ya que podría ser utilizado como un combustible líquido en este escenario.
Los investigadores aseguran que la fabricación se puede simplificar en comparación con las baterías de iones de litio. Calculan que el coste de las nuevas baterías sería de $ 250 por kilovatio-hora, menos de la mitad de los precios actuales.
Uno de los problemas con las baterías de flujo es la complejidad y la potencia necesaria para hacer funcionar las bombas. Sin embargo, como la arquitectura del nuevo diseño es independiente de la química de las baterías, los avances que se den en cuanto a materiales podrán adaptarse.
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