Una batería que ‘respira’ podría alimentar vehículos eléctricos

Las ventas de vehículos eléctricos (EV) casi se duplicó en 2013, pero la mayoría se  desplazarán más de 100 km con una sola carga. Para aumentar su rango, los investigadores informan de un nuevo progreso con una batería de “respiración” que tiene el potencial de reemplazar algún día la tecnología de iones de litio de vehículos eléctricos de hoy en día. Los investigadores presentaron su trabajo en la 247 Reunión Nacional y Exposición de la American Chemical Society (ACS), la sociedad científica más grande del mundo.

Los investigadores se han reunido para dar más de 10000 informes sobre los últimos avances de la ciencia. Las presentaciones se llevan a cabo en el Centro de Convenciones de Dallas y hoteles del área.

“Las baterías de litio-aire son ligeras y ofrecen una gran cantidad de energía eléctrica”, dijo Nobuyuki Imanishi, Ph.D. “Muchas personas esperan que algún día puedan ser utilizadas en vehículos eléctricos.”

La principal diferencia entre las baterías de iones de litio y litio-aire es que este último reemplaza el cátodo tradicional – un componente de la batería clave implicado en el flujo de la corriente eléctrica – con el aire. Eso hace que la batería de metal-aire recargable sea más ligera con el potencial para almacenar más energía que su contraparte comercial.

Mientras que las baterías de litio-aire se han promocionado como una tecnología emocionante, todavía tienen algunos problemas que necesitan ser resueltos. Los investigadores están avanzando en varios frentes para conseguir las baterías en su mejor forma antes de debutar bajo el capó.

Uno de los principales componentes de los investigadores están trabajando en los electrolitos, los materiales que conducen la electricidad entre los electrodos de las pilas. Actualmente hay cuatro diseños de electrolitos, uno de los cuales implica agua. La ventaja de este diseño “acuoso” sobre los demás es que protege el litio de la interacción con los gases en la atmósfera y permite reacciones rápidas en el electrodo de aire. La desventaja es que el agua en contacto directo con el litio puede dañarlo.

Viendo el potencial de la versión acuosa de la batería de litio-aire, el equipo de Imanishi en la Universidad de Mie en Japón abordó esta cuestión. Adición de un material de protección para el metal de litio es un enfoque, pero esto normalmente disminuye la energía de la batería. Así que desarrollaron un enfoque por capas, intercalando un electrolito de polímero con alta conductividad y un electrolito sólido entre el electrodo de litio y la solución acuosa. El resultado fue una unidad con el potencial de hacer las baterías con casi el doble de capacidad de almacenamiento de energía, según se mide en vatios hora por kilogramo (Wh/kg), como una batería de iones de litio.

“La densidad de energía práctica de nuestro sistema es más de 300 Wh/kg,” dijo Imanishi. “Eso está en contraste con la densidad de energía de una batería de iones de litio comercial, que es mucho menor, sólo alrededor de 150 Wh/kg.”

La batería mostró muchas promesas, con alta conductividad de iones de litio, y la capacidad de descarga y recarga de 100 veces. Además de la alimentación de los vehículos eléctricos, las baterías de litio-aire podrían tener algún día aplicaciones en el hogar, gracias a su bajo costo. la salida de energía sigue siendo un gran obstáculo, pero Imanishi dijo que su grupo se ha comprometido a perfeccionar este enfoque, así como explorar otras opciones, hasta que de litio-aire se convierte en una realidad comercial.