Híbridos y Eléctricos

INVESTIGACIÓN DEL MIT

Baterías de aluminio, azufre y sal: 6 veces más baratas que las de litio, seguras y con carga rápida

Los ingenieros del MIT han creado una nueva batería utilizando materiales tan comunes como el aluminio, el azufre o la sal que son seis veces más baratas que las de litio, además de permitir la carga rápida, y ser resistentes a los fallos y al fuego.

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Los tres ingredientes principales de la nueva batería desarrollada por el MIT, de izquierda a derecha: aluminio, azufre y sal.

Los ingenieros del MIT (Instituto Tecnológico de Massachusetts) han desarrollado un nuevo diseño de batería para el que han utilizado materiales muy comunes en la naturaleza y también muy económicos: aluminio, azufre y sal. El resultado no es solo una batería de bajo coste, sino que además es resistente al fuego y a los fallos y permite la carga rápida. Con estas propiedades se convierte en una química candidata a poder ser empleada para alimentar vehículos eléctricos o, como parte de un sistema estacionario, una vivienda.

Las baterías de litio se emplean en prácticamente todas las aplicaciones que requieren movilidad. Desde dispositivos electrónicos hasta vehículos eléctricos, esta tecnología se ha convertido en esencial en nuestras vidas. Sin embargo, la escasez del litio sobre la corteza terrestre tiene como consecuencia inevitable la subida de precio, algo que ya está ocurriendo en la actualidad. La ciencia trata de encontrar un sustituto a las químicas de baterías basadas en él, alcanzando al menos el mismo nivel de fiabilidad y densidad de energía.

Al inconveniente del precio se une que las celdas de las baterías de litio pueden ser peligrosas, explotar o incendiarse si se dañan o se usan de manera inadecuada. Esta característica hace que sea urgente disponer de alternativas más baratas y seguras, especialmente en la etapa actual de transición hacia las energías renovables y los vehículos eléctricos. 

El equipo de investigación del MIT se propuso diseñar un nuevo tipo de batería utilizando materiales económicos y abundantes. Todo el proceso ha sido publicado en la revista Nature, donde el equipo explica el método de búsqueda de materiales basado en el sistema de prueba y error. El resultado es una batería que emplea aluminio para un electrodo y azufre para el otro, unidos mediante un electrolito de sal de cloro-aluminato fundida. Todos estos ingredientes no son solo abundantes y baratos, sino que no son inflamables, por lo que no hay riesgo de incendio o explosión.

En las pruebas, el equipo demostró que las nuevas celdas de la batería pueden soportar cientos de ciclos de carga y descarga. Además admiten la recarga rápida: en algunos de los experimentos, esta se lograba en menos de un minuto. Con esta configuración química, cuando este tipo de celdas puedan fabricarse a gran escala, el coste de una batería con esta tecnología sería de tan solo una sexta parte que la de una batería de litio de un tamaño similar.

Las celdas de batería de aluminio y azufre no solo pueden funcionar a altas temperaturas, hasta 200 °C, sino que lo hacen de forma óptima a partir de los 110 ºC. La recarga fue 25 veces más rápida a esta temperatura que a 25 °C. Es importante destacar que los investigadores dicen que la batería no necesita energía externa para alcanzar esta temperatura elevada: su ciclo habitual de carga y descarga es suficiente para mantenerla caliente.

Aunque se eligió una sal de cloro-aluminato como electrolito porque tiene un punto de fusión bajo, casualmente aportó otro beneficio: previno naturalmente la formación de dendritas. Estas agujas metálicas que crecen gradualmente entre los dos electrodos hasta que provocan un cortocircuito, son uno de los grandes obstáculos para las baterías, en particular las de iones de litio.

El equipo asegura que este diseño de batería se adapta muy bien tamaños de batería con “algunas docenas” de kWh, que son los necesarios para alimentar un vehículo eléctrico o una vivienda. También podrían ser útiles como estaciones de carga para vehículos eléctricos, gracias a la carga rápida. 

Las patentes de las baterías de estas baterías de aluminio y azufre han sido otorgadas bajo licencia a una empresa derivada del MIT llamada Avanti, cofundada por uno de los autores del estudio que describe el diseño. Su primer trabajo ahora es escalarlos prototipos a escala real y realizar pruebas de estrés en para comprobar si se mantiene la misma respuesta que en el laboratorio.

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