Las baterías de iones de litio de alto rendimiento enfrentan un problema importante: el litio eventualmente comenzará a agotarse a medida que las baterías se desplieguen en autos eléctricos y unidades de almacenamiento estacionarias. Los investigadores de Empa y ETH Zurich ahora han descubierto una alternativa: la "batería de oro del tonto"."Consiste en hierro, azufre, sodio y magnesio, todos los elementos que se encuentran en abundancia. Esto significa que las baterías de almacenamiento gigantes podrían construirse en la estacionaria barata y usada en edificios o al lado de plantas de energía, por ejemplo".
Existe una necesidad urgente de buscar baterías de bajo precio para almacenar electricidad. La intermitencia de electricidad verde está afectando las redes eléctricas, lo que exige que las unidades de almacenamiento estacionarias se conecten a una red inteligente. Los automóviles eléctricos son cada vez más populares, pero son cada vez más populares.todavía demasiado caro. Las baterías eficientes de iones de litio que conocemos no son adecuadas para el almacenamiento estacionario de electricidad a gran escala; son demasiado caras. El litio precioso es demasiado escaso. Se necesita una alternativa barata: una batería hecha de ingredientes económicos que están disponiblesen abundancia, pero la electroquímica es un asunto complicado: no todo lo que es barato puede usarse para fabricar una batería.
Seguro, duradero y asequible
Maksym Kovalenko, Marc Walter y sus colegas en el Laboratorio de Empaques para Películas Finas y Fotovoltaica de Empa han logrado lograr lo impensable: combinando un ánodo de magnesio con un electrolito hecho de iones de magnesio y sodio. Nanocristales hechos de pirita, más comúnmenteconocido como oro de los tontos, sirve como cátodo. La pirita es sulfuro de hierro cristalino. Los iones de sodio del electrolito migran al cátodo durante la descarga. Cuando la batería se recarga, la pirita vuelve a liberar los iones de sodio. Este llamado sodio-La batería híbrida de magnesio ya funciona en el laboratorio y tiene varias ventajas: el magnesio como ánodo es mucho más seguro que el litio altamente inflamable. Y la batería de prueba en el laboratorio ya soportó 40 ciclos de carga y descarga sin comprometer su rendimiento, lo que requiere una mayor optimización.
La mayor ventaja, sin embargo, es el hecho de que todos los ingredientes para este tipo de batería son fácilmente asequibles y abundantes: los nanocristales de sulfuro de hierro, por ejemplo, se pueden producir moliendo hierro metálico seco con azufre en molinos de bolas convencionalesEl hierro, el magnesio, el sodio y el azufre se encuentran entre los lugares 4, 6, 7 y 15 por la abundancia en la corteza terrestre en masa. Un kilogramo de magnesio cuesta como máximo cuatro francos suizos, lo que lo hace 15 veces más barato quelitio. También se puede ahorrar cuando se trata de construir baterías baratas: las baterías de iones de litio requieren una lámina de cobre relativamente cara para recoger y conducir la electricidad. Sin embargo, para la batería de oro del tonto, la lámina de aluminio barata es perfectamente suficiente.
Potencial para almacenar la electricidad producida anualmente en la central eléctrica de Leibstadt
Los investigadores ven principalmente el potencial en su desarrollo de baterías de almacenamiento de red de gran tamaño. La batería de oro del tonto no es adecuada para automóviles eléctricos; su rendimiento es demasiado bajo. Pero donde se reduce a costos, seguridad y respeto al medio ambiente, la tecnología esun plus. En su artículo publicado recientemente en la revista Química de materiales , los investigadores de Empa proponen baterías con teravatios de capacidad de almacenamiento. Dicha batería podría usarse para almacenar temporalmente la producción anual de la central nuclear suiza en Leibstadt, por ejemplo. "El potencial completo de la batería aún no se ha agotado".dice Kovalenko, quien enseña como profesor en el Departamento de Química y Biociencias Aplicadas de ETH Zurich junto con su investigación en Empa. "Si refinamos los electrolitos, seguramente podremos aumentar el voltaje eléctrico de la célula híbrida de sodio y magnesio inclusomás allá y para extender su vida útil en bicicleta ". Agrega:" También buscamos inversores dispuestos a apoyar la investigación de tales tecnologías posteriores al ion de litio y llevarlas al mercado ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Empa . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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