Los investigadores de la Escuela de Ingeniería Cockrell de la Universidad de Texas en Austin han construido un nuevo tipo de batería que combina los muchos beneficios de las opciones existentes al tiempo que elimina sus deficiencias clave y ahorra energía.
La mayoría de las baterías están compuestas por electrodos de estado sólido, como baterías de iones de litio para dispositivos electrónicos portátiles, o electrodos de estado líquido, incluidas baterías de flujo para redes inteligentes. Los investigadores de UT han creado lo que ellos llaman "temperatura ambiente todo-batería de metal líquido ", que incluye lo mejor de ambos mundos de baterías de estado líquido y sólido.
Las baterías de estado sólido presentan una capacidad significativa para el almacenamiento de energía, pero generalmente encuentran numerosos problemas que hacen que se degraden con el tiempo y se vuelvan menos eficientes. Las baterías de estado líquido pueden entregar energía de manera más eficiente, sin la descomposición a largo plazo de las ventasdispositivos de estado, pero no cumplen con las altas demandas de energía o requieren recursos significativos para calentar constantemente los electrodos y mantenerlos fundidos.
Los electrodos metálicos en la batería del equipo pueden permanecer licuados a una temperatura de 20 grados Celsius 68 grados Fahrenheit, la temperatura de funcionamiento más baja jamás registrada para una batería de metal líquido, según los investigadores. Esto representa un cambio importante, porqueLas baterías actuales de metal líquido deben mantenerse a temperaturas superiores a 240 grados centígrados.
"Esta batería puede proporcionar todos los beneficios del estado sólido y líquido, incluida más energía, mayor estabilidad y flexibilidad, sin los inconvenientes respectivos, al tiempo que ahorra energía", dijo Yu Ding, investigador postdoctoral asociadogrupo de investigación del profesor Guihua Yu en el Departamento de Ingeniería Mecánica Walker. Ding es el autor principal de un artículo sobre la batería a temperatura ambiente que el equipo publicó recientemente Materiales avanzados .
La batería incluye una aleación de sodio-potasio como el ánodo y una aleación a base de galio como el cátodo. En el documento, los investigadores señalan que puede ser posible crear una batería con puntos de fusión aún más bajos utilizando diferentes materiales.
La batería de temperatura ambiente promete más energía que las baterías de iones de litio de hoy, que son la columna vertebral de la mayoría de los dispositivos electrónicos personales. Pueden cargar y entregar energía varias veces más rápido, dijeron los investigadores.
Debido a los componentes líquidos, la batería puede ampliarse o reducirse fácilmente, dependiendo de la potencia necesaria. Cuanto más grande sea la batería, más potencia puede entregar. Esa flexibilidad permite que estas baterías puedan alimentar todo, desde teléfonos inteligentes y relojes hastala infraestructura que sustenta el movimiento hacia las energías renovables.
"Estamos entusiasmados de ver que el metal líquido podría proporcionar una alternativa prometedora para reemplazar los electrodos convencionales", dijo el profesor Yu. "Dada la alta densidad de energía y potencia demostrada, esta celda innovadora podría implementarse potencialmente tanto para la red inteligente como para la electrónica ponible"
Los investigadores han pasado más de tres años en este proyecto, pero el trabajo aún no está terminado. Muchos de los elementos que constituyen la columna vertebral de esta nueva batería son más abundantes que algunos de los materiales clave en las baterías tradicionales, lo que los hacepotencialmente más fácil y menos costoso de producir a gran escala. Sin embargo, el galio sigue siendo un material costoso. Encontrar materiales alternativos que puedan ofrecer el mismo rendimiento y reducir el costo de producción sigue siendo un desafío clave.
El siguiente paso para aumentar la potencia de la batería a temperatura ambiente es mejorar los electrolitos, los componentes que permiten que la carga eléctrica fluya a través de la batería.
"Aunque nuestra batería no puede competir con las baterías de metal líquido de alta temperatura en la etapa actual, se espera una mejor capacidad de potencia si los electrolitos avanzados están diseñados con alta conductividad", dijo Ding.
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Materiales proporcionado por Universidad de Texas en Austin . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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