Baterías de zinc-aire: una alternativa más segura a las de litio

Un equipo de investigación en México creó una batería que mantiene su funcionalidad incluso después de ser perforada y sumergida en agua, condiciones que probablemente provocarían un incendio en las baterías de litio utilizadas en teléfonos celulares y vehículos eléctricos.

Este prototipo ultra-durable fue desarrollado por Noé Arjona y sus colegas en el Centro de Investigación en Materiales Avanzados en Chihuahua, México. Arjona explicó: "No estamos utilizando baterías de litio debido a las preocupaciones de seguridad relacionadas con la inflamabilidad de los electrolitos que se usan en esa tecnología". En su lugar, el equipo diseñó una batería de metal-aire, combinando metal y oxígeno del aire en lugar de un líquido inflamable.

El investigador agregó: "Muchos metales también generan preocupaciones de seguridad cuando se utilizan en baterías. Muchos de los materiales más activos están en la lista de materiales críticos. Por lo tanto, queríamos usar la menor cantidad de metal posible". En lugar de metal en su forma convencional, el equipo optó por crear una hoja de carbono salpicada de átomos individuales de níquel.

Los científicos utilizaron la intensa luz del Canadian Light Source en la Universidad de Saskatchewan para analizar su prototipo a nivel molecular. Confirmaron que su diseño contenía átomos individuales de níquel, que, combinados con novedosos electrolitos de gel polimérico y zinc, eliminaron los riesgos de seguridad asociados con una batería que contiene una mayor cantidad de metal y electrolitos inflamables. Sus hallazgos fueron publicados en la revista ACS Applied Materials & Interfaces.

El equipo sometió su batería a pruebas extremas, como clavar un clavo a través de ella, colocarla en llamas y sumergirla en agua. Su prototipo continuó funcionando a través de cada una de estas condiciones extremas.

Además de ser más seguras, su diseño de batería no se ve afectado por temperaturas extremas. Arjona señaló: "En Canadá, hay un gran problema con la recarga de baterías en temperaturas muy frías, como ocurre con los vehículos eléctricos. Nuestra tecnología no tiene los mismos problemas con temperaturas muy bajas o muy altas".

Dado que su equipo se centra en el uso de metales como el níquel, que son más abundantes y asequibles que el litio y el cobalto, su trabajo podría conducir a baterías más económicas.

Arjona y su equipo también están explorando formas de hacer que su batería sea más ecológica, incluyendo la integración de componentes biodegradables. Una vez que la batería llegue al final de su vida útil, estos materiales podrían ayudar a enriquecer el suelo y cultivar plantas. En estudios posteriores, los investigadores planean incorporar bioplásticos en su diseño y utilizar hierro, comúnmente encontrado en el suelo, en lugar de níquel.

Aunque el equipo está entusiasmado con la promesa que tiene su nuevo diseño, Arjona afirmó que se necesita más investigación antes de que esta tecnología esté lista para reemplazar las baterías actuales. "Si queremos tener baterías altamente seguras, necesitamos diseñarlas con catalizadores de un solo átomo", concluyó. "Este es el futuro del almacenamiento de energía".