Baterías de calcio: nuevos electrolitos, propiedades mejoradas

Las baterías basadas en calcio prometen alcanzar una alta densidad de energía con bajos costes de fabricación. Esta tecnología tiene el potencial de reemplazar la de ion litio en futuros sistemas de almacenamiento de energía. Usando los electrolitos disponibles, sin embargo, hasta la fecha ha sido imposible cargar las baterías de calcio a temperatura ambiente. Investigadores del Instituto de Tecnología de Karlsruhe presentan ahora en la revista Energy & Environmental Science una prometedora clase de electrolito, con la cual esto sí será posible.

La transición a escala nacional hacia una movilidad y una generación energética con cero emisiones solo podrá conseguirse con sistemas de almacenamiento de energía eficientes, grandes y de bajo coste. La tecnología actual predominante, la del ion litio, no puede sin embargo cumplir esta tarea a escala global, según el profesor Maximilian Fichtner. A medio plazo, las baterías de ion litio alcanzarán sus límites en cuanto a rendimiento y en cuanto a algunos de los recursos utilizados para su fabricación. Esto evitará su futuro uso allí donde habría sido interesante para la transición energética. La disponibilidad de ciertos recursos necesarios para su fabricación, como el cobalto, el níquel y el litio, es limitada. Para superar esto, se estudian alternativas basadas en recursos abundantes. El calcio es un candidato prometedor, porque puede liberar y aceptar dos electrones por átomo, al contrario que el litio, y porque suministra un voltaje similar al de este último. El calcio es el quinto elemento más abundante en la corteza terrestre, está distribuido homogéneamente en la Tierra y es seguro, no tóxico y barato.

A pesar de todo, hasta la fecha ha existido un gran obstáculo para el desarrollo de las baterías de calcio: la falta de electrolitos para su recarga. Se han probado electrolitos experimentales durante los últimos años, y se han construido prototipos de batería de calcio, pero estos electrolitos permiten cargar solo a temperaturas más allá de los 75 grados Celsius y además son susceptibles de sufrir reacciones secundarias indeseadas.

(Foto: Markus Breig/KIT)

Los investigadores han conseguido ahora sintetizar una nueva clase de electrolitos basada en sales orgánicas de calcio especiales. Estos electrolitos permiten cargar a temperatura ambiente, y serán una base importante para transferir las baterías de calcio del laboratorio a las aplicaciones. Algún día podrían reemplazar a las de ion litio usadas actualmente en vehículos eléctricos, dispositivos electrónicos móviles, sistemas de almacenamiento estacionarios, etc. Pero esto podría tardar aún algún tiempo.

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