Científicos de la Universidad Estatal de San Petersburgo, en Rusia, han desarrollado un nuevo tipo de batería capaz de cargarse unas diez veces más rápido que una batería de iones de litio tradicional y que además es más segura en términos de riesgos de incendio e impacto ambiental.
En el marco de su búsqueda de materiales con capacidad de almacenar energía electroquímica, químicos experimentaron con polímeros de nitroxilo con actividad redox, es decir, que pueden sufrir procesos reversibles de pérdida (oxidación) y ganancia (reducción) de electrones. Estos polímeros se caracterizan por una alta densidad de energía y una velocidad de carga y descarga rápida, explica esta semana en un artículo Oleg Levin, profesor del Departamento de Electroquímica de la universidad.
El mayor problema para la implementación de estos polímeros es su conductividad eléctrica insuficiente, que impide la acumulación de carga incluso con aditivos altamente conductores, como el carbono. No obstante, tras una serie de experimentos, Levin y su equipo lograron la síntesis del complejo níquel-salen (NiSalen), un polímero que resultó ser el más estable y eficiente en todas las pruebas.
«Las moléculas de este metalopolímero [NiSalen] actúan como un cable molecular al que se unen los colgantes de nitroxilo, que consumen mucha energía. La arquitectura molecular del material permite lograr un rendimiento de alta capacitancia en un amplio rango de temperaturas», señala la institución educativa.
«Se cargará en segundos»
El concepto de este material se les ocurrió en 2016 y el polímero tardó más de tres años en desarrollarse. Primero probaron combinando componentes individuales para simular una ‘columna vertebral’ eléctricamente conductora y luego procedieron a la síntesis química, la parte más desafiante del proyecto, ya que algunos componentes son extremadamente sensibles al más mínimo error. Los resultados del proyecto de investigación fueron publicado en la edición de febrero de la revista Batteries & Supercaps.
Levin asegura que una serie de experimentos ha demostrado que esta nueva batería «se cargará en segundos». Sin embargo, aún queda por trabajar más en el tema de la capacidad de carga, ya que por ahora se estima que es en un 30-40 % menor que la de las baterías de litio. «Actualmente estamos trabajando para mejorar este indicador mientras mantenemos la tasa de carga y descarga», afirma.
El científico detalla que esta batería será muy útil en situaciones que requieran cargar muy rápido un dispositivo y también funcionará muy bien en el frío, algo que la pone en ventaja sobre las baterías de litio, sensibles a las bajas temperaturas. «No contiene nada que pueda incendiarse o explotar, a diferencia de las baterías de cobalto [que incluye las de litio], muy extendidas en la actualidad. También contiene decenas de veces menos metales que pueden causar daños al medioambiente. El níquel está presente en una pequeña cantidad en nuestro polímero, pero hay mucho menos que en las baterías de iones de litio», concluye.
