Un equipo de investigadores en China ha acaba de correr la cortina en un nuevo diseño de batería de sodio-azufre que podría cambiar fundamentalmente las matemáticas sobre el almacenamiento de energía. Apoyándose en la misma química que históricamente ha hecho del azufre un dolor de cabeza para los ingenieros, han logrado construir una celda que es increíblemente barata de fabricar pero que aún contiene una enorme cantidad de energía.
El diseño, que actualmente se está probando en el laboratorio, utiliza ingredientes muy baratos: azufre, sodio, aluminio y un electrolito a base de cloro. En las primeras pruebas, la batería alcanzó densidades de energía de más de 2.000 vatios-hora por kilogramo, una cifra que supera a las baterías de iones de sodio actuales e incluso hace que las celdas de litio de primer nivel compitan por su dinero.
El azufre siempre ha sido la “ballena blanca” de la tecnología de baterías porque, en teoría, puede contener una tonelada de energía.
¿El problema? En las baterías estándar de litio-azufre, el azufre tiende a crear subproductos químicos sucios que arruinan el funcionamiento y acaban con la vida útil de la batería. Este nuevo enfoque cambia el guión. En lugar de obligar al azufre a aceptar electrones, los investigadores establecieron un sistema en el que el azufre realmente los dona.
Funciona así: la batería utiliza un cátodo de azufre puro y un easy trozo de papel de aluminio como ánodo. La salsa secreta es el electrolito, que es una sopa de cloruro de aluminio, gross sales de sodio y cloro. Cuando descarga la batería, los átomos de azufre en el cátodo ceden electrones y reaccionan con el cloro para formar cloruros de azufre. Mientras tanto, los iones de sodio capturan esos electrones y se depositan sobre el papel de aluminio.
Esta danza química específica evita los problemas de degradación que suelen afectar a las baterías de azufre. Una capa de carbono porosa mantiene contenida la sustancia reactiva y un separador de fibra de vidrio evita que todo se produzca un cortocircuito. Es una reacción compleja, pero el equipo demostró que funciona sin problemas y de manera reversible.
Las estadísticas de durabilidad aquí son impresionantes.
Las celdas de prueba sobrevivieron 1.400 ciclos de carga y descarga antes de comenzar a perder una capacidad significativa. Aún más salvaje es la vida útil: después de permanecer sin tocar durante más de un año, la batería aún conservaba el 95 por ciento de su carga. Se trata de un gran problema para proyectos de almacenamiento a largo plazo en los que las baterías pueden permanecer inactivas durante semanas o meses.
Pero el verdadero issue disruptivo es el precio. Basándose en el coste de las materias primas, los investigadores estiman que esta batería podría costar aproximadamente 5 dólares por kilovatio-hora. Para ponerlo en perspectiva, eso es menos de una décima parte del costo de muchas baterías de sodio actuales y mucho más baratas que las de iones de litio. Si pueden producir esto en masa, el almacenamiento de energía renovable en la pink podría resultar muy barato.
Por supuesto, hay un problema. El electrolito rico en cloro que utilizan es corrosivo y resulta complicado trabajar con él de forma segura. Además, estos números provienen de pruebas de laboratorio basadas en el peso de los materiales activos, no de una celda comercial completamente empaquetada. Llevar esto de un vaso de precipitados a una fábrica será un enorme obstáculo de ingeniería.
Aún así, esta investigación es una fuerte llamada de atención. Demuestra que cuando los materiales estándar como el litio se vuelven demasiado caros o escasos, ser creativo con una química “no convencional” puede abrir puertas que ni siquiera sabíamos que existían.
