Un equipo de investigación liderado por el profesor chino Wang Chunsheng, del Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular de la Universidad de Maryland, ha logrado avances significativos en el campo de los electrolitos de baterías acuosas. Han desarrollado un sistema de electrolitos novedoso para eliminar barreras técnicas de larga data en el almacenamiento de energía acuosa.
Este avance, publicado en un estudio de la revista Nature Nanotechnology, se espera que cierre la brecha entre las baterías acuosas comerciales actuales, como las de plomo-ácido y níquel-metal hidruro, y las vanguardistas baterías de iones de litio no acuosas.
«Hemos desarrollado electrolitos de doble capa acuosa/orgánica sin membrana y reducido la resistencia e interfusión entre las fases acuosa y orgánica mediante la adición de ionóforos super-litofílicos», afirmó el Dr. Zhang Xiyue, primer autor del estudio.
Beneficios de los electrolitos acuosos
Los electrolitos a base de agua están ganando atención global por su seguridad inherente y naturaleza respetuosa con el medio ambiente, lo que los convierte en fuertes candidatos para el almacenamiento de energía de próxima generación. Sin embargo, un desafío importante ha persistido: una ventana de estabilidad electroquímica estrecha que limita el voltaje de trabajo de las baterías acuosas, restringiendo su densidad energética y alcance de aplicación.
Para superar esto, el equipo liderado por Wang y el investigador postdoctoral Zhang Xiyue en UMD desarrollaron un sistema de electrolitos novedoso capaz de operar a un voltaje sin precedentes de 0.0-4.9V. Esta innovación supera el límite de potencial de reducción de larga data de los electrolitos acuosos, ampliando desde 1.3V hasta 0.0V, y abre la puerta a baterías acuosas verdaderamente de alta densidad energética.
En las pruebas, la batería modelo del equipo que incorporaba el nuevo sistema de electrolitos mantuvo un rendimiento estable después de más de 2,000 ciclos, demostrando una durabilidad excepcional a largo plazo.
Esta tecnología tiene un potencial emocionante para una amplia gama de aplicaciones, desde la aviación eléctrica hasta el almacenamiento de energía a gran escala con bajo carbono e incluso la extracción de litio del agua de mar.
Reconociendo el papel clave de la regulación de la estructura del solvente en la mejora del rendimiento de las baterías, Wang y Zhang también publicaron una revisión exhaustiva en la revista Advanced Materials. El artículo describe los principios fundamentales y las métricas clave para el diseño de electrolitos acuosos, analiza los desafíos científicos actuales y propone estrategias innovadoras para el futuro.
En conjunto, estos resultados empujan la frontera del desarrollo de electrolitos acuosos y ofrecen una base teórica y tecnológica para construir sistemas de almacenamiento de energía de próxima generación que sean seguros y de alta densidad energética.
