Científicos españoles rompen las reglas de las baterías: una pieza de metal dispara su potencia un 80%
El CSIC demuestra que el metal sin cables dentro de la batería no provoca cortocircuitos
La técnica reduce la resistencia interna y aumenta la velocidad para suministrar energía
Imagina que tu batería pudiera dar hasta un 80% más de potencia sin cambiar ni un solo componente de su química interna. Suena a ciencia ficción, pero un equipo de investigadores españoles acaba de conseguirlo.
Personal investigador del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB), centro del CSIC adscrito al Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, ha diseñado una arquitectura capaz de aumentar la potencia de las baterías de zinc-aire hasta un 80%.
La estrategia consiste en incorporar elementos conductores en el interior de la batería. Estas piezas actúan como electrodos bipolares inalámbricos, facilitan el transporte de carga y reducen la resistencia interna del sistema.
Contra el dogma de las baterías
Una batería almacena energía gracias a la diferencia energética entre sus dos electrodos. Las cargas se desplazan de un material a otro a través del electrolito, un tercer material que permite el movimiento de iones.
Ese electrolito nunca se diseñó para transportar electrones. Se asumía que cualquier material conductor en su interior provocaría un cortocircuito y dejaría la batería inservible.
El equipo liderado por la investigadora del ICMAB-CSIC, Nieves Casañ-Pastor, ha demostrado que, en determinadas condiciones, esa norma no se cumple. Introducir pequeñas piezas metálicas sin conectar no estropea el sistema.
El truco de la polarización
Cuando la batería funciona, se genera un campo eléctrico entre sus dos electrodos. Si se coloca entre ellos una pieza conductora sin conectar, ese campo hace que un extremo acumule carga positiva y el otro, negativa.
Este fenómeno, conocido como polarización, abre nuevas rutas para el transporte de carga dentro de la batería. El resultado es una menor resistencia interna y una energía que se suministra más rápido.
«Normalmente, si un material pudiera transportar electrones dentro del electrolito, tendrías un cortocircuito y dejarías de tener una batería», explica Casañ-Pastor. «Lo sorprendente es que estos conductores no están conectados con cable a nada».
Zinc y aire, la combinación ideal
El sistema elegido para probar esta arquitectura fue la batería de zinc-aire. Sus materiales son abundantes, baratos y seguros, aunque la reacción del oxígeno es relativamente lenta y limita la potencia.
«El zinc se oxida muy fácilmente, no es peligroso, y la química acuosa del sistema impide que la batería explote como ocurre en las de litio», detalla la investigadora del CSIC.
La investigación forma parte de la tesis doctoral de Marc Mosqueda, recién graduado como doctor en el ICMAB. El trabajo se ha publicado en la revista Energy Storage Materials.
Más allá de esta batería
El estudio se ha realizado junto a investigadores del Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2) y de la Universidad Nacional de La Plata, en Argentina.
Para Casañ-Pastor, el hallazgo va más allá del dispositivo estudiado. «Esto no es la solución definitiva, sino una nueva vía para mejorar distintos parámetros del rendimiento de una batería», afirma.
El equipo ya ha observado efectos similares en otras tecnologías de almacenamiento y continuará explorando nuevas aplicaciones de esta arquitectura basada en electrodos bipolares inalámbricos.
Entre las conclusiones se señala en el estudio que «los materiales conductores alternativos, como los carbonos de origen ecológico (por ejemplo, biocarbonos), podrían ofrecer una alternativa significativa a los metales aquí probados, si son capaces de experimentar reacciones redox como las demostradas en el ánodo y el cátodo inducidos por Zn. Por lo tanto, este trabajo sirve como punto de partida para el diseño de nuevas configuraciones con potenciales aplicaciones en baterías comerciales de Zn/Aire».
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