Las baterías de ión-aluminio: una innovación que dará prioridad al uso de las renovables en la red eléctrica

Investigadores de la Universidad de Stanford han creado una batería recargable, de carga rápida y de larga duración, y que es mucho más barata de producir que las baterías de ión-litio. Sus inventores afirman que este prototipo podría sustituir muchas de las baterías de iones de litio y alcalinas que, hoy en día, alimentan nuestros equipos de IT. Lo mismo podríamos decir de las baterías de millones de dispositivos portátiles, de las baterías de los coches eléctricos y de las baterías de almacenamiento de energía eléctrica. La revolución en la red eléctrica se avecina y con ella, un cambio radical en el mix de las energías primarias en los próximos 10-15 años que potenciará el auge de las energías renovables.

Alumunium-ion battery

El prototipo que se ha construido de la batería de iones de aluminio demuestra que estas baterías son también más seguras, no estalla en llamas como algunas baterías de iones de litio han llegado a hacer. La innovadora batería consta de un ánodo de aluminio, un cátodo de grafito y un electrolito líquido iónico. Todo ello va contenido dentro de una bolsa flexible, recubierta de polímero. A diferencia de las baterías de ión-litio, que pueden provocar un cortocircuito e, incluso, explotar o incendiarse cuando se perforan, la batería de iones-aluminio, en realidad, seguirá trabajando por un espacio corto tiempo antes de dejar de funcionar, pero sin estallar en llamas.

El electrolito es básicamente un compuesto de sal que es líquido a temperatura ambiente, por lo que es muy seguro. Con las baterías de ión-aluminio la mejora de la seguridad en las baterías que se consigue es muy grande. Sin embargo, la propiedad que mucha gente también desea es que se reduzcan los tiempos de recarga. Pues bien, la batería de ión-aluminio satisface este deseo con creces. De hecho, los tiempos de carga de la batería son bajísimos y no conocen precedentes. Tan sólo se necesita un minuto para recargar la batería prototipo.

Otra gran ventaja que ofrecen estas baterías es su mayor durabilidad. En efecto, la batería de ión-aluminio multiplica por más de veinte la durabilidad que tienen las baterías de ión-litio. A diferencia de las baterías de ión-litio típicas, que duran alrededor de 1.000 ciclos de carga-descarga —y también otros intentos en laboratorio con baterías de ión-aluminio que se estropearon después de un uso de tan sólo 100 ciclos— los investigadores de Stanford afirman que con su batería lograron llegaron a los 7.500 ciclos de carga-descarga sin pérdida de capacidad. Este hecho haría que todavía fuera más atractivo el uso de las baterías para el almacenamiento de electricidad obtenida, a partir de fuentes de energía renovable, y después, realizar su suministro a la red eléctrica.

Para lograr un óptimo rendimiento de las energías renovables, la red eléctrica necesita contar con baterías, con un largo ciclo de vida, que puedan almacenar y liberar energía eléctrica rápidamente. Una batería de aluminio se puede recargar a decenas de miles de veces. La construcción de una batería enorme de ión-litio para el almacenamiento de electricidad en la red tiene sus dificultades. La batería experimental también tiene la ventaja añadida de flexibilidad, lo que da la tecnología el potencial para encontrar aplicaciones en el campo creciente de la electrónica flexible.

Además, los investigadores señalan que como el aluminio es un metal más barato que el litio, y la tecnología de aluminio-litio ofrece una alternativa ecológica a las baterías desechables del tipo AA y a las pilas alcalinas AAA utilizadas para alimentar a millones de dispositivos portátiles, que hará más rápida su puesta a punto y su utilización a escala masiva como baterías de almacenamiento.

El almacenamiento de electricidad en baterías de ión-aluminio permitiría que las energías renovables como la eólica, solar PV y termo-solar pudieran proporcionar el mismo servicio que ofrecen, hoy en día, los ciclos combinados de apoyo a la red eléctrica. De esta manera, el almacenamiento basado en energías renovables haría innecesarias o reduciría considerablemente el número de plantas de combustibles fósiles.

Los precios de las baterías de almacenamiento de ión-aluminio serán tan bajos que muchos hogares y negocios van a encontrar más económico optar por poner paneles fotovoltaicos en sus tejados y desconectarse de la red. Sin embargo, este prototipo todavía plantea problemas a resolver. Actualmente, una de las mayores deficiencias del prototipo de batería de ión-aluminio es su bajo voltaje. La batería sólo genera alrededor de dos voltios de electricidad, lo que representa alrededor de la mitad que se consigue con una batería típica de ión-litio.

Los investigadores confían en que podrán mejorar esta deficiencia y para ello, saben que tendrán que mejorar el material del cátodo para aumentar el voltaje y la densidad energética. Una vez ello haya sido conseguido, el futuro de la energía se escribirá en clave de preponderancia de las energías renovables. El futuro de la utilización masiva del coche eléctrico, tan dependiente de su rango de autonomía, de su velocidad de carga y del coste de la batería parece mostrarse cada vez más próximo. Lo mismo diríamos de las redes inteligentes o smart grids.

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