Una nueva batería promete 60.000 ciclos y recargas en tres minutos

Investigadores australianos desarrollan una batería de zinc-yodo con 60.000 ciclos, recarga en tres minutos y mayor seguridad que las de litio.

Investigadores de la Universidad Flinders, en Australia, desarrollan una batería acuosa de zinc-yodo que podría ofrecer una alternativa más segura y duradera a las actuales baterías de iones de litio. Los primeros prototipos de laboratorio han superado los 60.000 ciclos de carga y descarga y han demostrado tiempos de recarga de apenas tres minutos, aunque la tecnología todavía se encuentra en una fase experimental.

La investigación se centra en un tipo de batería que emplea zinc y yodo como materiales principales y utiliza un electrolito basado en agua, una característica que la diferencia de las baterías de iones de litio presentes en la mayoría de teléfonos móviles, ordenadores portátiles y vehículos eléctricos.

Los resultados obtenidos en laboratorio han despertado el interés de la comunidad científica por el potencial que ofrece esta tecnología para aplicaciones donde la durabilidad, la seguridad y la rapidez de carga resultan prioritarias.

Sin embargo, los investigadores subrayan que los ensayos se han realizado sobre pequeñas celdas experimentales y no sobre baterías completas listas para incorporarse a dispositivos comerciales.

Por ello, todavía será necesario un largo proceso de desarrollo antes de valorar su posible llegada al mercado.

Una durabilidad muy superior a las baterías actuales

Uno de los aspectos más destacados del estudio es la extraordinaria resistencia al desgaste mostrada por las baterías acuosas de zinc-yodo.

Durante las pruebas realizadas por el equipo de la Universidad Flinders, las celdas experimentales lograron superar los 60.000 ciclos completos de carga y descarga sin registrar un deterioro significativo de su funcionamiento.

La cifra resulta especialmente llamativa si se compara con las baterías de iones de litio utilizadas actualmente en dispositivos electrónicos.

En la mayoría de los teléfonos inteligentes modernos, las baterías están diseñadas para conservar una parte importante de su capacidad tras varios cientos o, en algunos casos, más de un millar de ciclos de carga.

Los investigadores utilizan un ejemplo para ilustrar la magnitud de los resultados obtenidos.

Un teléfono móvil que completara dos ciclos de carga diarios necesitaría más de ocho décadas para alcanzar los 60.000 ciclos registrados durante los ensayos de laboratorio.

No obstante, los responsables del proyecto recuerdan que esta comparación únicamente sirve como referencia teórica.

Las pruebas se realizaron sobre pequeñas celdas experimentales y no contemplan otros factores que afectan al funcionamiento de una batería integrada en un dispositivo comercial, como la temperatura, el diseño del sistema o las condiciones reales de uso.

Recargas en apenas tres minutos

Además de la durabilidad, otro de los elementos que más interés ha despertado es la velocidad de carga.

Según los investigadores, las celdas experimentales fueron capaces de recargarse completamente en aproximadamente tres minutos.

Una característica de este tipo podría resultar especialmente útil en aplicaciones donde las baterías deben cargarse y descargarse de manera constante durante largos periodos de tiempo.

Entre los posibles usos futuros se encuentran instalaciones de almacenamiento energético, sistemas industriales o infraestructuras eléctricas que requieren miles de ciclos de funcionamiento a lo largo de su vida útil.

Los responsables del proyecto consideran que la combinación de recargas muy rápidas y una elevada resistencia al desgaste representa uno de los principales atractivos de esta tecnología frente a otras alternativas actualmente en desarrollo.

Sin embargo, advierten de que todavía es necesario comprobar si estos resultados pueden mantenerse cuando la tecnología evolucione hacia baterías de mayor tamaño y capacidad.

El escalado industrial constituye uno de los principales retos para cualquier nuevo sistema de almacenamiento energético.

Muchas tecnologías muestran resultados muy prometedores en laboratorio, pero posteriormente encuentran dificultades cuando deben adaptarse a procesos de fabricación masiva.

Más seguridad gracias al uso de agua

La seguridad constituye otro de los argumentos más relevantes a favor de las baterías acuosas de zinc-yodo.

A diferencia de las baterías convencionales de iones de litio, estas utilizan un sistema basado en agua como parte de su funcionamiento.

Este diseño reduce de forma considerable el riesgo de incendio o explosión asociado a determinados electrolitos inflamables presentes en otras tecnologías.

Precisamente por esta razón, el equipo de investigación considera que una de las primeras aplicaciones comerciales podría encontrarse en el almacenamiento estacionario de energía.

Las grandes instalaciones destinadas a almacenar electricidad procedente de fuentes renovables requieren sistemas especialmente seguros, capaces de funcionar durante miles de ciclos sin presentar riesgos elevados para las infraestructuras ni para el personal encargado de su mantenimiento.

En este ámbito, una batería con una elevada estabilidad química y una larga vida útil podría ofrecer importantes ventajas.

Los investigadores trabajan actualmente junto a diferentes socios industriales para desarrollar una plataforma de prototipado que permita avanzar desde las pequeñas celdas de laboratorio hacia sistemas de almacenamiento de mayor capacidad.

¿Llegarán a los teléfonos móviles?

Aunque las cifras obtenidas han despertado gran expectación, los científicos insisten en que todavía resulta prematuro pensar en su incorporación a smartphones, ordenadores o vehículos eléctricos.

La tecnología permanece en una fase temprana de investigación y aún deberá superar numerosos procesos de validación antes de convertirse en un producto comercial.

En paralelo, la industria continúa desarrollando otras soluciones destinadas a mejorar las baterías actuales.

Una de las líneas con mayor implantación en el mercado es la utilización de materiales de silicio-carbono en los ánodos de las baterías de iones de litio, una tecnología que ya permite aumentar la capacidad energética manteniendo dimensiones similares a las actuales.

Frente a esa estrategia, el zinc-yodo plantea un enfoque diferente.

Más que incrementar la capacidad energética de forma inmediata, busca ofrecer una batería extremadamente resistente al desgaste, capaz de soportar decenas de miles de ciclos de carga, con tiempos de recarga muy reducidos y un nivel de seguridad superior.

Los investigadores consideran que estas características podrían convertirla en una opción especialmente atractiva para infraestructuras energéticas, redes eléctricas inteligentes y sistemas de almacenamiento vinculados a las energías renovables.

Solo una vez completadas las siguientes fases de desarrollo será posible valorar si la tecnología puede adaptarse también a dispositivos electrónicos de consumo.

Por el momento, los resultados representan un avance significativo en la búsqueda de nuevas alternativas a las baterías de iones de litio, una tecnología que continúa dominando el mercado, pero que afronta limitaciones relacionadas con la durabilidad, la seguridad y el coste de determinadas materias primas.