Un nuevo concepto de batería de aluminio tiene el doble de densidad energética que las versiones anteriores, está hecho de materiales abundantes, y podría dar lugar a una reducción de los costes de producción y del impacto medioambiental. La idea tiene potencial para aplicaciones a gran escala, incluido el almacenamiento de energía solar y eólica. Investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers, Suecia, y el Instituto Nacional de Química, Eslovenia, están detrás de la idea.

El uso de la tecnología de batería de aluminio podría ofrecer varias ventajas, incluyendo una alta densidad de energía teórica, y el hecho de que ya existe una industria establecida para la fabricación y el reciclaje. En comparación con las baterías de iones de litio actuales, El nuevo concepto de los investigadores podría resultar en costos de producción notablemente más bajos.

"Los costos de materiales y los impactos ambientales que prevemos de nuestro nuevo concepto son mucho más bajos de lo que vemos hoy, haciéndolos factibles para su uso a gran escala, como parques de células solares, o almacenamiento de energía eólica, por ejemplo, "dice Patrik Johansson, profesor del Departamento de Física de Chalmers.

"Adicionalmente, nuestro nuevo concepto de batería tiene el doble de densidad de energía en comparación con las baterías de aluminio que son de última generación en la actualidad ".

Los diseños anteriores de baterías de aluminio han utilizado el aluminio como ánodo (el electrodo negativo) y el grafito como cátodo (el electrodo positivo). Pero el grafito proporciona un contenido de energía demasiado bajo para crear celdas de batería con el rendimiento suficiente para ser útil.

Pero en el nuevo concepto, presentado por Patrik Johansson y Chalmers, junto con un grupo de investigación en Liubliana dirigido por Robert Dominko, el grafito ha sido reemplazado por un orgánico, cátodo nanoestructurado, hecho de antraquinona, una molécula basada en carbono.

El cátodo de antraquinona ha sido desarrollado extensamente por Jan Bitenc, anteriormente, investigador invitado en Chalmers del grupo del Instituto Nacional de Química de Eslovenia.

La ventaja de esta molécula orgánica en el material del cátodo es que permite el almacenamiento de portadores de carga positiva del electrolito, la solución en la que los iones se mueven entre los electrodos, que hacen posible una mayor densidad de energía en la batería.

"Debido a que el nuevo material del cátodo permite utilizar un portador de carga más apropiado, las baterías pueden aprovechar mejor el potencial del aluminio. Ahora, continuamos el trabajo buscando un electrolito aún mejor. La versión actual contiene cloro; queremos deshacernos de eso, "dice el investigador de Chalmers Niklas Lindahl, que estudia los mecanismos internos que gobiernan el almacenamiento de energía.

Hasta aquí, no hay baterías de aluminio disponibles comercialmente, e incluso en el mundo de la investigación son relativamente nuevos. La pregunta es si las baterías de aluminio podrían eventualmente reemplazar las baterías de iones de litio.

"Por supuesto, esperamos que puedan. Pero sobre todo, pueden ser complementarios, asegurándose de que las baterías de iones de litio solo se utilicen cuando sea estrictamente necesario. Hasta aquí, Las baterías de aluminio tienen solo la mitad de densidad energética que las baterías de iones de litio, pero nuestro objetivo a largo plazo es lograr la misma densidad de energía. Queda trabajo por hacer con el electrolito, y con el desarrollo de mejores mecanismos de carga, pero el aluminio es, en principio, un portador de carga significativamente mejor que el litio, ya que es multivalente, lo que significa que cada ión "compensa" varios electrones. Es más, las baterías tienen el potencial de ser significativamente menos dañinas para el medio ambiente, "dice Patrik Johansson.

"Concepto y mecanismo electroquímico de un ánodo de metal Al:batería de cátodo orgánico" se publica en la revista Materiales de almacenamiento de energía .