La batería nueva (estrella rosa), en comparación con otros dispositivos de almacenamiento de energía, presenta una densidad de potencia muy alta y una densidad de energía razonablemente buena. Crédito:Ding, et al. © 2015 Sociedad Química Estadounidense
(Phys.org) —Una nueva batería semilíquida desarrollada por investigadores de la Universidad de Texas en Austin ha mostrado resultados iniciales alentadores, que abarca muchas de las características deseadas en un dispositivo de almacenamiento de energía de última generación. En particular, la nueva batería tiene un voltaje de funcionamiento similar al de una batería de iones de litio, una densidad de potencia comparable a la de un supercondensador, y puede mantener su buen rendimiento incluso cuando se carga y descarga a velocidades muy altas.
Los investigadores, dirigido por el profesor asistente Guihua Yu, junto con Yu Ding y Yu Zhao, en UT Austin, han publicado su artículo sobre la nueva tecnología sin membranas, batería semilíquida en un número reciente de Nano letras . Los investigadores explican que la batería se considera "semilíquida" porque utiliza un electrolito de ferroceno líquido, un cátodo líquido, y un ánodo de litio sólido.
"El mayor significado de nuestro trabajo es que hemos diseñado una batería semilíquida basada en una nueva química, "Yu dijo Phys.org . "La batería muestra una excelente capacidad de velocidad que puede cargarse o descargarse por completo casi en un minuto mientras mantiene una buena eficiencia energética y una densidad de energía razonable, que representa un prototipo de batería redox líquida prometedora con alta densidad de energía y densidad de potencia para el almacenamiento de energía ".
La batería está diseñada para aplicaciones en dos de las áreas más importantes de la tecnología de baterías:vehículos eléctricos híbridos y almacenamiento de energía para recursos energéticos renovables.
Como se muestra en la figura anterior, La alta densidad de potencia de la batería (1400 W / L) y la buena densidad de energía (40 Wh / L) la colocan en la posición excepcionalmente favorable de combinar una densidad de potencia tan alta como la de los supercondensadores actuales con una densidad de energía a la par con las de baterías de flujo redox de última generación y baterías de plomo-ácido, aunque ligeramente más bajo que el de las baterías de iones de litio. Esta combinación es especialmente atractiva para vehículos eléctricos, donde la densidad de potencia corresponde a la velocidad máxima y la densidad de energía al rango del vehículo por carga.
Los investigadores también informan en su artículo que la nueva batería tiene una alta capacidad (137 mAh / g) y una alta capacidad de retención del 80% durante 500 ciclos.
La estructura y el principio de funcionamiento del nuevo ferroceno, batería semilíquida sin membrana, junto con una demostración experimental que muestra que la potencia de salida de la batería puede iluminar una matriz de LED de 9 x 9. Crédito:Ding, et al. © 2015 Sociedad Química Estadounidense
Los investigadores atribuyen el buen rendimiento de la batería en gran parte a su diseño de electrodo líquido que permite su capacidad de alta velocidad. que es básicamente una medida de qué tan rápido funciona la batería. Los iones pueden moverse a través de la batería líquida muy rápidamente en comparación con una batería sólida, y las reacciones redox en las que los electrones se transfieren entre electrodos también ocurren a velocidades muy altas en esta batería en particular. Para comparacion, los valores utilizados para medir estas velocidades (el coeficiente de difusión y la constante de reacción) son órdenes de magnitud mayores en la batería nueva que en la mayoría de las baterías de flujo convencionales.
Aunque la batería parece muy prometedora hasta ahora, los investigadores señalan que aún queda trabajo por hacer, en particular con respecto al ánodo de litio.
"La debilidad potencial de esta batería es el ánodo de litio en términos de estabilidad y seguridad a largo plazo, "Yu dijo." Se requiere una protección de ánodo de litio más avanzada para suprimir completamente la autodescarga. Suponemos que otros metales como el zinc y el magnesio también pueden funcionar como ánodo para dicha batería siempre que se resuelva la compatibilidad de electrolitos. También esperamos que otros compuestos organometálicos con centros metálicos de estados de valencia múltiple (centros redox) también puedan funcionar como ánodo, lo que eventualmente haría que la batería se volviera completamente líquida ".
En el futuro, los investigadores planean probar la durabilidad a largo plazo de la batería, especialmente su ánodo de litio, en condiciones de funcionamiento realistas. Además, los investigadores quieren encontrar una manera de aumentar la solubilidad del ferroceno para aumentar aún más la densidad de energía para competir con las baterías de iones de litio actuales mientras se mantiene su densidad de potencia muy alta.
© 2015 Phys.org
