Una nueva tecnología del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona reduce las pérdidas energéticas y mejora el rendimiento de las baterías de zinc-aire. El hallazgo abre una vía que podría aplicarse a distintas tecnologías de almacenamiento.
En españa, los investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB-CSIC) han desarrollado una nueva arquitectura para baterías de zinc-aire que permite aumentar su potencia hasta un 80% sin alterar su química principal. El sistema incorpora elementos conductores en el interior de la batería, que funcionan como electrodos bipolares inalámbricos para facilitar el transporte de carga y reducir la resistencia interna.
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El avance abre una nueva vía para diseñar baterías más eficientes y de mayor rendimiento. El estudio, publicado en la revista 'Energy Storage Materials', se ha realizado en colaboración con el Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2) y la Universidad Nacional de La Plata (Argentina).
Según los investigadores, este trabajo y otros anteriores del grupo cuestionan el diseño convencional de las baterías y plantean una nueva forma de concebir los sistemas de almacenamiento energético.
Un principio de diseño que cambia las reglas
Las baterías generan electricidad gracias a la diferencia de energía entre los materiales de sus dos electrodos. Las cargas se desplazan de uno a otro a través del electrolito, un material que permite el movimiento de iones. Hasta ahora, se asumía que este componente debía impedir el paso de electrones para evitar cualquier riesgo de cortocircuito. El nuevo estudio cuestiona este principio.
El equipo liderado por Nieves Casañ-Pastor, investigadora del ICMAB-CSIC, ha demostrado que, bajo determinadas condiciones, pequeñas piezas metálicas conductoras pueden incorporarse al interior de la batería sin conectarse ni a los electrodos ni al circuito externo, y hacerlo incluso puede mejorar su funcionamiento.
La clave está en el campo eléctrico que se genera entre los dos electrodos cuando la batería está en funcionamiento. Los investigadores han comprobado que introducir entre ellos uno o varios elementos conductores aislados no provoca un cortocircuito y puede contribuir a mejorar el transporte de carga.
El campo eléctrico polariza las piezas conductoras, que acumulan cargas opuestas en sus extremos y crean nuevas vías para el transporte de carga. Esto reduce la resistencia interna y permite suministrar energía más rápidamente. "Lo sorprendente es que estos conductores no están conectados con cable a nada: simplemente se introducen en el sistema y generan efectos beneficiosos", explica Casañ-Pastor.
El reto del oxígeno, la clave del nuevo diseño
La investigación, que forma parte de la tesis doctoral de Marc Mosqueda, demuestra el potencial de las baterías zinc-aire, fabricadas con materiales abundantes, baratos y seguros, pero limitadas por la lenta reacción del oxígeno.
El nuevo diseño incorpora electrodos bipolares inalámbricos que reducen la resistencia interna y aceleran el suministro de energía, lo que permite aumentar la potencia hasta un 80%.
Para Casañ-Pastor, el hallazgo abre una vía que podría aplicarse a distintas tecnologías de almacenamiento. El grupo ya ha observado efectos similares en otros sistemas y seguirá investigando las posibilidades de los electrodos bipolares inalámbricos.