Las baterías a base de calcio prometen alcanzar una alta densidad de energía a bajos costos de fabricación. Esta tecnología a escala de laboratorio tiene el potencial de reemplazar la tecnología de iones de litio en futuros sistemas de almacenamiento de energía. Usando los electrolitos disponibles, sin embargo, Hasta ahora ha sido imposible cargar las baterías de calcio a temperatura ambiente. En el Ciencias de la energía y el medio ambiente diario, investigadores del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT) ahora presentan una clase de electrolitos prometedora, con lo que esto será posible.

Eficiente, grande, y los sistemas de almacenamiento de energía de bajo costo facilitarán la transición a nivel nacional hacia la movilidad y el suministro de energía sin emisiones. La tecnología de iones de litio predominante en la actualidad, sin embargo, no puede cumplir esta tarea a escala global, dice el profesor Maximilian Fichtner de KIT, Director de la plataforma de investigación CELEST (Centro de Almacenamiento de Energía Electroquímica Ulm &Karlsruhe). Aquí, Se estudian baterías de calcio y otras tecnologías de almacenamiento. "A mediano plazo, Las baterías de iones de litio alcanzarán sus límites en cuanto a rendimiento y algunos de los recursos utilizados para su fabricación. Esto evitará su uso futuro donde sea razonable para la transición energética. Disponibilidad de recursos necesarios para la fabricación, como el cobalto, níquel, y litio, es limitada ". En el Helmholtz Institute Ulm (HIU) establecido por KIT en cooperación con la Universidad de Ulm, En cambio, Fichtner y su equipo se centran en tecnologías alternativas de baterías. Estas tecnologías se basan en recursos más abundantes. El calcio es un candidato prometedor, porque puede liberar y aceptar dos electrones por átomo a diferencia del litio y porque suministra un voltaje similar al del litio:"El calcio es el quinto elemento más abundante en la corteza terrestre. Se distribuye de manera homogénea en la Tierra y es seguro, no tóxico, y económico ".

Busque un electrolito adecuado

Todavía, Hasta ahora ha habido un gran obstáculo en el desarrollo de baterías de calcio:en contraste con la tecnología de iones de litio establecida o las tecnologías de sodio o magnesio más recientes, Hasta el momento no se han encontrado electrolitos viables para producir baterías de calcio recargables. "Desde hace unos años, electrolitos experimentales y, por eso, han estado disponibles prototipos de la batería de calcio, "diga el Dr. Zhenyou Li, primer autor del estudio, y el Dr. Zhirong Zhao-Karger, quien dirige el proyecto. Ambos están trabajando en el grupo de excelencia POLiS (Post Lithium Storage) de KIT que está integrado en CELEST. "Pero estos electrolitos solo permiten la carga a temperaturas superiores a 75 grados Celsius y, además, son susceptibles a reacciones secundarias no deseadas".

Los investigadores ahora han logrado sintetizar una clase de electrolitos nuevos basados ​​en sales de calcio orgánicas especiales. Estos electrolitos permiten la carga a temperatura ambiente. Usando el nuevo electrolito de calcio tetrakis [hexafluoroisopropiloxi] borato, los investigadores demostraron la viabilidad de baterías de calcio de alta densidad energética, capacidad de almacenamiento, y capacidad de carga rápida. Sus resultados se publican en la revista. Ciencias de la energía y el medio ambiente .

Baterías de calcio como sistemas de almacenamiento de energía sostenible

La nueva clase de electrolitos es una base importante para transferir las baterías de calcio del laboratorio a la aplicación. En vehículos eléctricos, dispositivos electrónicos móviles, y sistemas de almacenamiento estacionarios, algún día podrían reemplazar la batería de iones de litio predominante en la actualidad. Pero esto puede llevar un tiempo:"Los nuevos electrolitos son un primer paso importante, Fichtner enfatiza. "Aún queda un largo camino por recorrer para la batería de calcio madura".