Las baterías que se utilizan a día de hoy en coches eléctricos, y otros dispositivos electrónicos, usan metales como material activo para los electrodos negativos. Sin embargo, hay multitud de investigadores centrados en el uso de moléculas orgánicas activas redox como, por ejemplo, compuestos a base de quinona y amina para el electrodo negativo de baterías de metal-aire. Que, a su vez, cuentan con electrodos positivos reductores de oxígeno. Pues bien, un equipo de investigadores japoneses tiene un gran avance en este sentido, porque han desarrollado una batería de sorprendente rendimiento. Se trata de una innovadora batería de metal-aire con electrolito sólido.
Hasta ahora, las baterías que habíamos visto de metal-aire tenían el problema de que usaban, todas ellas, electrolitos líquidos como las que a día de hoy se están usando en la industria del coche eléctrico. Y que, efectivamente, se basan en metales para el material activo de sus electrodos negativos. Así que, aunque presentaban ciertas ventajas a nivel de rendimiento, tenían el mismo problema de formación de dendritas y, por tanto, un impacto ambiental negativo y una degradación prematura. No solo eso, sino también una alta resistencia eléctrica, efectos de lixiviación e inflamabilidad, así como ciertos problemas de seguridad. Este desarrollo de científicos japoneses, sin embargo, resuelve todos estos problemas porque tal y como avanzábamos es una batería de metal-aire con electrolito sólido.
Científicos japoneses rompen el molde con una extraordinaria batería de metal-aire y electrolito sólido, la primera
El estudio, publicado en Angewandte Chemie International Edition, demuestra que esta investigación encabezada por Kenji Miyatake tiene avanzada una revolucionaria batería de metal-aire con electrolito sólido que promete, y mucho, para el futuro de los coches eléctricos. Desde el equipo hablan de que nunca se había desarrollado una batería de aire basada en electrodos orgánicos y electrolitos de polímeros sólidos. Y las pruebas que han llevado a cabo sorprendente por el rendimiento en carga y descarga, así como también por la velocidad y ciclabilidad que se consigue con este tipo de batería.
Descubrieron que, al contrario de lo que ocurre con las baterías de aire típico con electrolito líquido orgánico, y con electrodo negativo metálico, su composición química no se deteriora en presencia de agua y de oxígeno. El reemplazo de su molécula activa redox DHBQ con su contraparte polimérica PDBM, de hecho, formó un mejor electrodo negativo. hablan de que la capacidad de descarga por gramo del SSAB-DHBQ fue de 29,7 mAh, y con el SSAB-PDBM alcanzó los 176,1 mAh, a una densidad de corriente constante de 1 mAcm-2.
Han podido comprobar una extraordinaria eficiencia culómbica del 84% en una tasa 4 C, que disminuyó de forma progresiva hasta el 66% a 101 C. Ahora bien, la investigación de esta batería tiene todavía un largo camino por delante, porque la capacidad de descarga tras 30 ciclos se redujo hasta el 44%. También es cierto que pudieron mejorarla al 78% aumentando el contenido de polímero conductor de protones del electrodo negativo. Las imágenes bajo microscopio electrónico confirmaron que añadir Nafion mejoró el rendimiento y la durabilidad del electrodo basado en PDBM.
En definitiva, estamos hablando de una revolucionaria nueva batería que puede aportar importantes mejoras sobre el rendimiento que logran a día de hoy las baterías para coches eléctricos y todo tipo de dispositivos dentro del ámbito de la electrónica de consumo. Y es prometedor que este desarrollo provenga precisamente de Japón, porque en el país nipón hay fabricantes de automóviles como Toyota, Honda o Mazda, que se han quedado notablemente rezagados en la electrificación de su gama con respecto a competidores europeos, americanos y chinos. Sin embargo, es posible que en los próximos años la situación cambie de forma rápida.
