jueves, 6 de junio de 2013

Baterías de Litio-Aire, ¿la última esperanza?

Al parecer, los mercados y la comunidad científica están llegando a un acuerdo con la idea de que la densidad de energía (la cantidad de energía almacenada por unidad de volumen), que ofrecen la Baterías de Iones de Litio (Li-Ion), nunca llegarán a ser una solución completamente satisfactoria para alimentar vehículos eléctricos (EV). Los indicadores del mercado se evidencian por la desaparición de los trabajos de investigación de los dos fabricantes de “alto vuelo” de Baterías de Litio-Ion basados en nanotecnología: “Ener1” y “A123 Systems”. La comunidad mundial de investigadores comparte y comienza a comprender esta situación y está cambiando su enfoque hacia las tecnologías alternativas de las mismas, como lo demuestran las recientes mejoras en las Baterías de Litio-Aire.

Comparativa estimada de las densidades de energía utilizando diferentes materiales.

A mitad de camino, investigadores de la Universidad de Standford, están informando que han utilizado nano-cristales de óxido de metal “no precioso” y los han combinado con nano-tubos de carbono para hacer un material “híbrido”, que funciona como un catalizador capaz de mejorar el rendimiento de las Baterías de Zinc-Aire. Estos dispositivos generan electricidad mediante la combinación de aire atmosférico con metal de zinc en un electrolito alcalino y líquido, logrando  un subproducto resultante de óxido de zinc. Cuando se carga la batería, el óxido de zinc se reconvierte en sus componentes originales: oxígeno y metal de zinc. En la investigación, publicada en la revista Nature Communications, el equipo de Stanford, utilizando su nano-material híbrido en el lado del cátodo de la batería, fue capaz de lograr una densidad de energía mayor a 700Wh / kg con una batería prototipo. Para que tengamos una idea de lo que eso significa, debemos compararlo con las mejores Baterías de Litio – Ion que, incluso con las últimas mejoras de la nanotecnología, a alcanzado topes en torno 400Wh/kg.

La industria automotriz está muy atenta a cada avance en materia de baterías que permitan su despegue definitivo (Foto: Tesla)

Las Baterías de Zinc-Aire son atractivas debido a la abundancia y bajo costo de metal de zinc, así como la naturaleza no inflamable de los electrolitos acuosos, lo que transforman a estas baterías en acumuladores muy seguros de operar. Más allá de estos valores, encontramos las Baterías de Sodio-Aire que pueden alcanzar una densidad de energía de 1.600Wh/kg (más allá del doble). El Sodio tiene la ventaja de ser más barato y abundante que el Litio, pero posee la desventaja que posee una vida útil (cantidad de recargas) que no llega a una decena de veces. Finalmente, todos los ojos están puestos en las Baterías de Litio-Aire que pueden conseguir una densidad de energía de casi 3500Wh/kg.  Si bien la capacidad de rendimiento de esta tecnología no deja dudas de que será la más buscada y estudiada en los próximos años, aún existen muchas dudas respecto a sus posibilidades de viabilidad económica en la fabricación en masa para abastecer a las automotrices, que no lograrán conciliar el sueño hasta que estas tecnologías encuentren un punto máximo de equilibrio entre duración y densidad energética. En ese objetivo, están orientados los trabajos del MIT incluyendo en la investigación, el uso de nano-tubos de carbono. Sin dudas, una historia que está muy lejos de tener un final estable y cercano.