Investigadores de la Universidad de Houston y el Toyota Research Institute of America han descubierto una nueva versión prometedora de baterías de magnesio de alta energía. con aplicaciones potenciales que van desde vehículos eléctricos hasta almacenamiento de baterías para sistemas de energía renovable.

La batería, informó el 21 de diciembre en Joule , es el primero en operar con electrolitos limitados mientras se usa un electrodo orgánico, un cambio, según los investigadores, le permite almacenar y descargar mucha más energía que las anteriores baterías de magnesio. Usaron un electrolito sin cloruro, otro cambio del electrolito tradicional utilizado por las baterías de magnesio, que permitió el descubrimiento.

Yan Yao, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática en la UH, dijeron que los investigadores pudieron confirmar que el cloruro en el electrolito de uso común contribuye a un rendimiento lento. "El problema que estábamos tratando de abordar es el impacto del cloruro, ", dijo." Es de uso universal ".

Yao, quien también es investigador principal del Centro de Superconductividad de Texas en UH, y su equipo usó el electrolito sin cloruro para probar cátodos de polímero de quinona orgánica con un ánodo de metal de magnesio, informando que entregaron hasta 243 vatios hora por kilogramo, con una potencia medida de hasta 3,4 kilovatios por kilogramo. La batería se mantuvo estable durante 2, 500 ciclos.

Los científicos han pasado décadas buscando una batería de magnesio de alta energía, con la esperanza de aprovechar las ventajas naturales que tiene el magnesio sobre el litio, el elemento utilizado en las baterías de iones de litio estándar. El magnesio es mucho más común y, por lo tanto, menos costoso. y no es propenso a sufrir brechas en su estructura interna, conocidas como dendritas, que pueden hacer que las baterías de litio exploten y se incendien.

Pero las baterías de magnesio no serán comercialmente competitivas hasta que puedan almacenar y descargar grandes cantidades de energía. Yao dijo que los materiales de cátodos y electrolitos anteriores han sido un obstáculo.

El cátodo es el electrodo desde el que fluye la corriente en una batería, mientras que los electrolitos son el medio a través del cual fluye la carga iónica entre el cátodo y el ánodo.

Otros investigadores del proyecto incluyen a los primeros autores Hui Dong, estudiante de doctorado en la UH, y Yanliang Leonard Liang, profesor asistente de investigación en la UH; Oscar Tutusaus y Rana Mohtadi, ambos con el Toyota Research Institute of North America; y los estudiantes de doctorado de la UH, Ye Zhang y Fang Hao.

"A través de (la) combinación óptima de cátodos de polímero de carbonilo orgánico y electrolitos que permiten el almacenamiento de Mg, somos capaces de demostrar una alta energía específica, poder, y estabilidad cíclica que rara vez se ven en las baterías de Mg, " ellos escribieron.

Liang notó que hasta ahora, el mejor cátodo para baterías de magnesio ha sido un sulfuro de molibdeno en fase Chevrel, desarrollado hace casi 20 años. No tiene ni la potencia ni la capacidad de almacenamiento de energía para competir con las baterías de litio, él dijo.

Pero informes recientes sugieren que los materiales de cátodos orgánicos pueden proporcionar una alta capacidad de almacenamiento a temperatura ambiente. "Teníamos curiosidad por saber por qué, "Dijo Liang.

Dong dijo que ambos cátodos de polímero orgánico probados proporcionaron un voltaje más alto que el cátodo de fase Chevrel.

Yao dijo que la investigación futura se centrará en mejorar aún más la capacidad y el voltaje específicos de las baterías para competir con las baterías de litio.

"El magnesio es mucho más abundante, y es mas seguro, "La gente espera que una batería de magnesio pueda resolver los riesgos de las baterías de litio".