La enorme demanda de litio y las crecientes dificultades para obtenerlo, así como el hecho de que muchas de las baterías de iones de litio sean inflamables, hace muy deseable poder encontrar un sustituto para estas baterías. Los últimos resultados obtenidos en una prometedora línea de investigación y desarrollo hacen pensar que quizá dicho sustituto ha sido encontrado.
El trabajo lo ha realizado un equipo encabezado por Federico Maria Scesa, del Instituto Politécnico de Milán en Italia.
La nueva batería se basa en una membrana revolucionaria, no inflamable, a base de un gel casi sólido, que permite el uso de iones de fluoruro, con la ventaja adicional de que el transporte de estos por dentro de la batería se puede efectuar a temperatura ambiente. Los iones de litio son reemplazados así por un electrolito polimérico.
Las ventajas de las baterías de iones de fluoruro son múltiples y relevantes; empezando por el hecho de que podrían emplear materiales mucho más abundantes y fáciles de obtener que el litio. Además, podrían desempeñar un papel activo en la transición energética, concretamente en los sistemas necesarios para almacenar la energía generada a partir de fuentes renovables, gracias a una característica fundamental de este material innovador: su carácter no inflamable.
“Las fuentes de energía renovable presentan picos de producción que no siempre coinciden con los picos de consumo. Para solventar este problema, varios países europeos están preparando sistemas de almacenamiento de energía; sin embargo, su adopción generalizada suele verse limitada por la preocupación ante el riesgo de incendio asociado a las baterías”, explica Maurizio Sansotera, del Politécnico de Milán y miembro del equipo de investigación y desarrollo. “La tecnología que estamos desarrollando se basa en el uso de una membrana polimérica no inflamable que reduce el riesgo de incendio y, al mismo tiempo, ofrece la ventaja de utilizar un elemento abundante y distribuido de forma uniforme en la naturaleza”.
Estas nuevas baterías no solo son más seguras, sino también más ligeras y con una mayor autonomía. “Hablamos de unos 600 vatios-hora por kilogramo, frente a los 150-250 vatios-hora por kilogramo de las baterías de iones de litio convencionales. En la práctica, esto supondría aproximadamente el doble de autonomía: un coche eléctrico podría recorrer el doble de kilómetros entre una recarga y la siguiente”, explica Luca Magagnin, del Politécnico de Milán y miembro del equipo de investigación y desarrollo.
Otro aspecto fundamental es que, en el electrolito polimérico desarrollado, el transporte de iones de fluoruro tiene lugar a temperatura ambiente. Esto permite evitar el desperdicio de energía que, de otro modo, sería necesario para precalentar la batería. En las generaciones anteriores de baterías de iones de fluoruro, se requerían temperaturas de funcionamiento de entre 100 y 150 grados para mejorar la conductividad iónica, lo que provocaba que parte de la energía almacenada se gastase en forma de calor.
Federico Maria Scesa, Maurizio Sansotera, Luca Magagnin y sus colegas exponen los detalles técnicos de la nueva batería en la revista académica Energy Storage Materials, bajo el título “Toward room temperature fluoride-ion batteries: quaternary ammonium-bearing fluoride-exchange membrane as a quasi-solid polymer electrolyte”.
