El magnesio es un material mucho más abundante que el litio. Su uso en baterías reduce los problemas de suministro y disminuye los costes de fabricación. Su precio, aproximadamente 5.000 dólares por tonelada, es casi la mitad que el del litio. Además, el magnesio ofrece mayor densidad energética y potencia, incluso a temperatura ambiente. Otro beneficio clave es su mayor seguridad, ya que no es propenso a formar dendritas ni a fallos estructurales internos, lo que elimina el riesgo de explosiones e incendios.
Sin embargo, el desarrollo de estas baterías se ha visto limitado por los materiales empleados tanto en el cátodo como en el electrolito. Por ejemplo, el uso de cloruro en el electrolito genera un rendimiento lento, lo que dificulta su competitividad comercial al no poder almacenar ni liberar grandes cantidades de energía de manera eficiente.
Las baterías de magnesio revolucionan la industria
Un grupo de investigadores de la Universidad de Waterloo, en colaboración con la Universidad de California en Berkeley y los Laboratorios Nacionales Sandia, ha logrado un avance crucial en el desarrollo de baterías de magnesio. Este hito podría transformar la manera en que almacenamos y utilizamos la energía, abriendo nuevas puertas a la sostenibilidad y a la accesibilidad en la movilidad eléctrica.
El litio ha sido el material dominante en la fabricación de baterías durante las últimas décadas, pero no está exento de problemas. Su elevado precio y su limitada disponibilidad han generado preocupaciones sobre su sostenibilidad a largo plazo.
Aquí es donde entra en juego el magnesio que también supera al litio en densidad de energía y potencia, incluso en condiciones de temperatura ambiente. Las baterías de magnesio son significativamente más seguras puesto que no forman dendritas, las estructuras internas que pueden causar cortocircuitos y, en el peor de los casos, incendios o explosiones.
El electrolito revolucionario
Aunque las ventajas del magnesio eran evidentes, su aplicación en baterías enfrentaba obstáculos importantes. Los primeros diseños de baterías de magnesio apenas generaban 1 voltio, menos incluso que una simple pila AA de 1,5 V. Además, los electrolitos utilizados anteriormente eran corrosivos e inflamables, lo que limitaba su viabilidad comercial.
Ahí es donde entra en escena el equipo liderado por Linda Nazar, profesora de química y experta en materiales energéticos de la Universidad de Waterloo, junto con el investigador postdoctoral Chang Li. Juntos diseñaron un electrolito innovador que permite alcanzar hasta 3 voltios, triplicando la capacidad de las primeras baterías de magnesio. Este electrolito no solo es más eficiente, sino también más seguro: no es corrosivo ni inflamable, resolviendo dos de los principales problemas de los diseños anteriores.
“El electrolito que hemos desarrollado nos permite depositar láminas de magnesio con una eficiencia extremadamente alta y es estable a un voltaje más alto que cualquier otro probado previamente”, explicó Li. Según Nazar, este avance marca un paso importante hacia la comercialización de estas baterías de nueva generación.
Lo que se necesita para hacerlas realidad
Aunque el nuevo electrolito es un gran avance, todavía queda un desafío clave: encontrar el cátodo adecuado para complementar el ánodo de magnesio y el electrolito revolucionario. Una vez logrado esto, podrá completarse el ciclo de carga-descarga con una eficiencia y potencia competitivas en el mercado.
“Ahora solo necesitamos el cátodo adecuado para unirlo todo”, destacó Li. Este cátodo deberá superar los retos de difusión lenta de los iones de magnesio y optimizar la interacción entre los diferentes componentes de la batería.
La investigación, publicada en la revista Joule bajo el título “Una interfaz de metal desnudo dinámica permite la electrodeposición reversible de magnesio a 50 mAh cm-2”, es solo el comienzo. La posibilidad de escalar este diseño podría revolucionar no solo los vehículos eléctricos, sino también otras aplicaciones de almacenamiento de energía.