La nueva "batería de agua" es más segura y económica que las de iones de litio

RMIT ha liderado un equipo de investigadores globales y socios industriales para desarrollar una nueva "batería de agua" reciclable que se espera que sea significativamente más segura que las baterías de iones de litio.

 

El almacenamiento de energía de iones de litio domina el mercado debido a su tecnología madura, pero su idoneidad para el almacenamiento de energía en red a gran escala es limitada debido a problemas de seguridad con sus materiales volátiles internos.

 

El investigador principal Ma Tianyi, profesor de la Facultad de Ciencias de la Universidad RMIT, dijo que su batería está a la vanguardia del campo emergente de dispositivos de almacenamiento de energía hidráulica, con avances que mejoran significativamente el rendimiento y la longevidad de la tecnología.< p>

 

El profesor Ma dijo: "Lo que diseñamos y construimos se llama batería de iones metálicos de agua, o podemos llamarla batería de agua".

 

El equipo utilizó agua en lugar de un electrolito orgánico, que permite que la electricidad fluya entre los electrodos positivo y negativo, lo que significa que su batería no se incendiará ni explotará como las baterías de iones de litio.

 

"Las tecnologías actuales de almacenamiento de energía resuelven los desafíos de eliminación al final de su vida útil que enfrentan los consumidores, la industria y los gobiernos de todo el mundo, ya que nuestras baterías se desmantelan de manera segura y los materiales se reutilizan o reciclan".

 

"La simplicidad del proceso de fabricación de las baterías de agua hace posible la producción en masa."

 

"Utilizamos materiales como el magnesio y el zinc, que abundan en la naturaleza, son baratos y menos tóxicos que las alternativas a otro tipo de baterías, lo que ayuda a reducir los costes de fabricación y reduce los riesgos para la salud humana y el medio ambiente."<p >

 

Almacenamiento de energía y potencial del ciclo de vida

 

El equipo ha producido una serie de baterías de prueba a pequeña escala para numerosos estudios revisados ​​por pares para abordar una variedad de desafíos técnicos, incluida la mejora de la capacidad de almacenamiento de energía y la longevidad.

 

En su última investigación, publicada en la revista Advanced Materials, lograron superar un desafío importante: el crecimiento de dendritas destructivas, estructuras metálicas afiladas que pueden causar cortocircuitos y otras fallas graves.

 

El equipo cubrió los componentes afectados de la batería con un metal llamado bismuto y su óxido (también conocido como óxido) como capa protectora contra la formación de dendritas.

 

"Nuestras baterías ahora duran más y son comparables a las baterías de iones de litio comerciales del mercado, lo que las hace ideales para alta velocidad y uso intensivo en aplicaciones del mundo real".

 

"Con una capacidad impresionante y una vida útil prolongada, no solo contamos con tecnología de batería avanzada, sino que también hemos combinado con éxito nuestro diseño con paneles solares para demostrar un almacenamiento de energía renovable eficiente y estable".

 

La batería de agua del equipo está cerrando la brecha con la tecnología de iones de litio en términos de densidad de energía, con el objetivo de utilizar el menor espacio posible por unidad de energía.

 

"Recientemente creamos una batería de agua de iones de magnesio con una densidad de energía de 75 vatios hora por kilogramo (Wh/kg), lo que equivale al 30% de la última batería de automóvil Tesla".

 

La investigación fue publicada en la revista Small Structures.

 

"El siguiente paso es aumentar la densidad energética de las baterías de agua mediante el desarrollo de nuevos nanomateriales como materiales para electrodos".

 

El profesor Ma dijo que es probable que el magnesio se convierta en el material elegido para las futuras baterías de agua.

 

"Las baterías de agua de iones de magnesio tienen el potencial de reemplazar las baterías de plomo-ácido en el corto plazo (digamos de uno a tres años) y las baterías de iones de litio en el largo plazo (dentro de cinco a 10 años)".<p >

 

"El magnesio es más ligero y tiene una mayor densidad de energía potencial que metales alternativos como el zinc y el níquel, lo que permitirá que las baterías tengan tiempos de carga más rápidos y una mejor capacidad para soportar dispositivos y aplicaciones que consumen mucha energía".

 

Aplicaciones potenciales

 

El profesor Ma dijo que la batería del equipo era muy adecuada para aplicaciones a gran escala, lo que la hacía ideal para el almacenamiento en red y la integración de energías renovables, especialmente en términos de seguridad.

 

"A medida que nuestra tecnología avanza, otros tipos de pequeñas aplicaciones de almacenamiento de energía, como alimentar los hogares y los dispositivos de entretenimiento de las personas, pueden convertirse en una realidad".

 

Como parte del proyecto de vinculación ARC, el equipo del profesor Ma está trabajando con su socio industrial GrapheneX, una empresa de innovación tecnológica con sede en Sydney, para desarrollar continuamente su batería de agua.

 

"También trabajamos estrechamente con investigadores y expertos de universidades e instituciones de investigación líderes en Australia, Estados Unidos, Reino Unido, Japón, Singapur, China y otros lugares".

 

"Estas colaboraciones facilitan el intercambio de conocimientos y el acceso a instalaciones de vanguardia. Con la experiencia de este equipo global en diferentes áreas, podemos abordar los complejos desafíos involucrados desde diferentes perspectivas".