Nos hemos vuelto bastante buenos fabricando baterías que contienen mucha energía. Desafortunadamente, hemos sido menos buenos en fabricar baterías que no se corroan, incendien o envenenen el suelo en el que terminan. Un nuevo avance intenta cambiar eso: un nuevo tipo de batería que funciona con agua y salmuera de tofu. Mejor aún, dura 120.000 ciclos de carga en el laboratorio. Esto es aproximadamente 40 veces más que las típicas baterías de iones de litio, que alcanzan un máximo de alrededor de 3000 ciclos antes de degradarse. En teoría, si cargas uno de estos una vez al día, podrías mantenerlos funcionando durante más de 300 años. Obviamente, ningún teléfono, ni siquiera un vehículo eléctrico, dura tanto tiempo, pero la promesa es real.
Entonces, ¿cómo funciona esto realmente? El electrolito, que es el líquido dentro de una batería responsable de mover la carga eléctrica entre los dos electrodos, está hecho de sales neutras de magnesio y calcio. Resulta que son los mismos minerales que se encuentran en la salmuera de tofu, el material que se utiliza para cuajar la leche de soja durante la producción de tofu. Los investigadores también mantuvieron la solución a un pH neutro de 7,0, lo que ayudó a evitar las reacciones secundarias corrosivas que destruyen las baterías convencionales desde el interior.
Dicho esto, el líquido era sólo una pieza del rompecabezas. Los investigadores también cambiaron el típico electrodo negativo de metal de su batería por uno hecho de polímeros orgánicos, que son esencialmente plásticos. Para el electrodo positivo se optó por un análogo del pigmento de pintura azul de Prusia. Al final, como se muestra en el estudio completo publicado en Nature Communications, obtuvieron una impresionante capacidad energética de 112,8 miliamperios hora por gramo, lo cual es impresionante para este tipo de batería.
Por qué son importantes las baterías de agua
Hay una razón por la que los investigadores están buscando alternativas a base de agua. Las baterías de iones de litio alimentan básicamente todo en este momento, pero tienen un problema. Los disolventes inflamables utilizados como electrolitos pueden incendiarse si las baterías se sobrecalientan o se dañan. Esto provocó incidentes en aviones en los que las baterías portátiles se encendieron en pleno vuelo, y algunas aerolíneas ya han comenzado a prohibir los bancos de energía en los vuelos. El aumento de los incendios de vehículos eléctricos, que son notoriamente difíciles de apagar, también ha reavivado los debates sobre si los iones de litio son realmente lo suficientemente seguros a largo plazo.
Las baterías a base de agua evitan todo eso por completo. No hay riesgo de incendio porque el electrolito no es inflamable. Tampoco es necesario procesar residuos peligrosos cuando los desecha. Los investigadores confirmaron que las baterías cumplen con los estándares internacionales de eliminación, incluida la Ley de Recuperación y Conservación de Recursos de EE. UU.
Estas baterías acuosas también son generalmente más baratas de producir. Se basan en ingredientes que cuestan mucho menos que lo que se incluye en una celda de iones de litio estándar, lo que los hace especialmente atractivos para el almacenamiento en red a gran escala (piense en granjas solares y equilibrio de energía eólica), donde se necesita algo duradero y asequible en lugar de compacto y denso en energía. Dicho esto, todavía hay obstáculos. La densidad de energía debe aumentar antes de que puedan competir en aplicaciones donde el tamaño y el peso importan. Aumentar la producción de esos polímeros orgánicos es otro desafío que el equipo reconoce abiertamente. Pero si pueden resolverlos, esto podría convertirse en un verdadero competidor para el almacenamiento de energía estacionario en el futuro. Y es sólo una de varias nuevas tecnologías de baterías en proceso que eventualmente podrían cambiar todo, desde los vehículos eléctricos hasta los teléfonos inteligentes.
