Un equipo de investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB), perteneciente al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), ha creado un innovador sistema para baterías de zinc-aire que logra incrementar su potencia hasta un 80% sin necesidad de alterar la química fundamental del dispositivo, según informó la institución.
La estrategia se basa en incorporar elementos conductores en el interior de la batería, los cuales actúan como electrodos bipolares inalámbricos. Estos componentes facilitan el transporte de carga y reducen la resistencia interna del sistema. El estudio, publicado en la revista ‘Energy Storage Materials’, se realizó en colaboración con el Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2) y la Universidad Nacional de La Plata (Argentina).
El trabajo, liderado por la investigadora del ICMAB-CSIC Nieves Casañ-Pastor, pone en entredicho un principio que se había asumido «desde hace décadas» en el diseño de baterías: que el electrolito —el material encargado de permitir el movimiento de iones entre los dos electrodos— no debe contener materiales conductores, ya que estos podrían provocar un cortocircuito y dejar la batería inservible.
El equipo científico ha demostrado que, bajo ciertas condiciones, introducir pequeñas piezas metálicas conductoras que no están conectadas por cable al circuito externo ni a los electrodos puede generar un efecto beneficioso y mejorar el rendimiento.
Según explicó el CSIC, cuando la batería está en funcionamiento, se genera un campo eléctrico entre sus dos electrodos que provoca un fenómeno de polarización en las piezas insertadas. «Esa polarización crea nuevas rutas para el transporte de carga dentro de la batería y facilita las reacciones electroquímicas que generan electricidad», lo que reduce la resistencia interna y permite suministrar energía de manera más rápida, señaló el organismo en un comunicado.
Casañ-Pastor detalló:
«Normalmente, si un material pudiera transportar electrones dentro del electrolito tendrías un cortocircuito y dejarías de tener una batería. Lo sorprendente es que estos conductores no están conectados con cable a nada: simplemente se introducen en el interior del sistema y, aun así, generan efectos beneficiosos y enormes cambios en potencia o capacidad de carga».
La investigación forma parte de la tesis doctoral de Marc Mosqueda, recién graduado como doctor en el ICMAB, centrada en inducir este tipo de efectos en distintos tipos de baterías. El sistema de zinc-aire tiene como principal ventaja «el uso de materiales abundantes, baratos y seguros», aunque presenta el inconveniente de que la reacción con el oxígeno es «relativamente lenta», lo que limita la potencia que puede suministrar. El nuevo diseño, al facilitar el transporte de carga, «demuestra su potencial» para superar esa limitación.
Casañ-Pastor añadió: «El zinc se oxida muy fácilmente, no es peligroso, y la química acuosa del sistema impide que la batería explote como ocurre en las de litio u otros materiales. Por otra parte, el oxígeno tiene una reacción lenta: es un compuesto muy estable».
La investigadora también subrayó que «esto no es la solución definitiva, sino una nueva vía para mejorar distintos parámetros del rendimiento de una batería». El grupo de investigación indicó que ya ha observado efectos similares en otras tecnologías de almacenamiento y que «continuará explorando nuevas aplicaciones» de esta arquitectura basada en electrodos bipolares inalámbricos.
Fuente: Infobae