Cuando se habla de baterías para vehículos eléctricos (en realidad para cualquier dispositivo electrónico), las de iones de litio destacan como las más populares porque se emplean en prácticamente todas las aplicaciones. Actualmente, esto es así porque, dentro de las opciones existentes, son las que mejor comportamiento ofrecen en cada una de las cualidades que se demandan de ellas: densidad energética, potencia, vida útil, velocidad de carga, seguridad y reciclabilidad. Pero eso no quiere decir que sean las mejores.
La Universidad Tecnológica de Viena (TU Wien) ha logrado desarrollar una batería de iones de oxígeno que tiene algunas ventajas importantes sobre las de litio: su capacidad de almacenamiento no disminuye con el tiempo, se puede regenerar y, por lo tanto, puede permitir una vida útil extremadamente larga. Además, al estar formadas por materiales incombustibles, son más seguras y no precisan de elementos raros ni materias primas escasas, lo que las hace más económicas. Su mayor desventaja es que no permiten densidades de energía tan altas como la batería de iones de litio, pero puede ser compensada por el resto de sus cualidades.
Nuevos materiales para abaratar costes
“Teníamos mucha experiencia en el empleo de materiales cerámicos que pueden usarse en celdas de combustible”, afirma Alexander Schmid, del Instituto de Tecnologías Químicas y Análisis de TU Wien. “Este trabajo nos dio la idea de investigar si también podrían ser adecuados para fabricar una batería electroquímica”, explica.
Los materiales cerámicos que ha estudiado el equipo de TU Wien pueden absorber y liberar iones de oxígeno con doble carga negativa. Cuando se aplica un voltaje eléctrico, estos iones migran de un material cerámico a otro de manera repetida generando así corriente eléctrica. "El principio básico es muy similar al de la batería de iones de litio", asegura el profesor Jürgen Fleig, “pero nuestros materiales tienen algunas ventajas importantes”. La cerámica no es inflamable, por lo que es imposible que se produzca un incendio en este tipo de baterías que funcionan a temperaturas de entre 200 y 400°C. “Además, no hay necesidad de elementos raros, que son caros o solo se pueden extraer de forma perjudicial para el medio ambiente”, señala.
Según confirma el investigador Tobias Huber, el uso de materiales cerámicos supone una gran ventaja porque son fáciles de adaptar. “Puedes reemplazar ciertos elementos que son difíciles de obtener por otros con relativa facilidad”. El cobalto o el níquel, muy habituales en muchas baterías, aquí no son necesarios. El prototipo de la batería todavía utiliza lantano, un elemento que, si bien no es exactamente raro, tampoco completamente común. El equipo ya está investigando para reemplazar este material por otro más barato.
Degradación y densidad energética
El empleo de materiales abundantes y, por lo tanto, económicos no sería útil si técnicamente la batería no cumple con su cometido. Por eso, la ventaja más importante de la nueva tecnología de es su longevidad potencial: “En muchas baterías, tienes el problema de que transcurridos un número determinado de ciclos de carga los portadores de energía ya no pueden moverse”, continúa Schmid. “En ese momento, dejan de generar electricidad y la capacidad de la batería disminuye. Después de muchos ciclos de carga, eso puede convertirse en un problema grave”.
La batería de iones de oxígeno, sin embargo, se puede regenerar sin ningún problema: si se pierde oxígeno debido a reacciones secundarias, la pérdida se puede compensar simplemente utilizando el oxígeno del aire.
Sin embargo, este nuevo concepto de batería no está diseñado para ser empleado en teléfonos inteligentes o en vehículos eléctricos. Por ahora, la batería de iones de oxígeno solo alcanza, aproximadamente, un tercio de la densidad de energía que hoy ofrecen las de litio. Pero la tecnología es extremadamente interesante para almacenar energía.
La universidad austríaca ya ha presentado una solicitud de patente para esta nueva batería desarrollada en colaboración con sus socios en España. La batería de iones de oxígeno podría ser una excelente solución para grandes sistemas de almacenamiento de energía, por ejemplo, para almacenar energía eléctrica de fuentes renovables.
“Si necesita una gran unidad de almacenamiento de energía para almacenar temporalmente energía solar o eólica, por ejemplo, la batería de iones de oxígeno podría ser una excelente solución”, afirma Schmid. “Si construye un edificio completo lleno de módulos de almacenamiento de energía, la menor densidad de energía y la mayor temperatura de funcionamiento no juegan un papel decisivo. Pero las fortalezas de nuestra batería serían particularmente importantes allí por su larga vida útil, por la posibilidad de producir grandes cantidades de estos materiales sin elementos raros y por el hecho de que no hay riesgo de incendio con estas baterías”, concluye.
