Una nueva batería recargable de zinc conserva su rendimiento durante numerosos ciclos gracias a un gel diseñado para impedir las reacciones que normalmente degradan este tipo de celda.
El zinc atrae a los investigadores para el almacenamiento de electricidad. Es abundante, relativamente barato y puede funcionar con electrolitos que contienen agua. Estas características lo convierten en un candidato interesante para las baterías estacionarias, donde el peso importa menos que en un coche o un teléfono.
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Sin embargo, persiste un obstáculo. Durante las cargas y las descargas, el zinc metálico puede reaccionar con el agua y formar productos indeseables. El zinc también puede depositarse de manera irregular. Estos fenómenos consumen progresivamente los materiales activos y reducen la vida útil de la batería.
Los investigadores han desarrollado un electrolito en forma de hidrogel para controlar mejor este entorno. Un hidrogel es una red de moléculas sólidas capaz de retener mucha agua. En este caso, su composición química se ajustó para modificar las interacciones entre el agua, los iones de zinc y la superficie del electrodo.
El material combina, en particular, grupos con cargas positivas y negativas con partes fluoradas. Esta arquitectura reorganiza las moléculas alrededor de los iones de zinc y limita la cantidad de agua susceptible de participar en las reacciones secundarias. El depósito de zinc también se vuelve más uniforme a lo largo de los ciclos.
El rendimiento se estudió inicialmente en diferentes ensamblajes de laboratorio. Después, el equipo construyó celdas que alcanzaban una capacidad del orden de un amperio-hora. Este cambio de escala es importante, ya que muchos materiales prometedores funcionan en celdas muy pequeñas, pero pierden sus ventajas cuando aumenta la cantidad de material.
Las pruebas muestran que estas celdas pueden conservar una parte importante de su capacidad después de numerosos ciclos. Los investigadores también informan de una buena eficiencia de carga y descarga. Estos resultados indican que el electrolito sigue limitando las reacciones indeseables en un formato más cercano al de una batería utilizable.
Esta tecnología no sustituirá de inmediato a las baterías de iones de litio. Aún será necesario comparar la densidad energética, el coste de fabricación, la vida útil en condiciones reales y la producción a gran escala. Para el almacenamiento en la red eléctrica, un sistema más pesado puede seguir siendo interesante si es duradero, seguro y económico.
El siguiente paso consistirá en fabricar celdas de capacidad aún mayor y probarlas en diferentes condiciones de temperatura y potencia. Estas pruebas permitirán determinar si el hidrogel conserva sus propiedades durante varios años, un criterio decisivo para el almacenamiento diario de electricidad renovable.