Las baterías de sal se diferencian de la mayoría de las baterías convencionales en que su cátodo (electrodo negativo) y ánodo (electrodo positivo) no están sumergidos en un líquido electrolito, sino que utilizan un electrolito sólido. Este electrolito sólido, considerado un «conductor de iones cerámico basado en óxido de aluminio y sodio», es no inflamable y permite la separación de los electrodos, lo que prolonga la vida útil de la batería. Esto es lo que informan los laboratorios federales suizos de ciencia y tecnología de materiales (Empa), que están avanzando en el desarrollo de estas «baterías especiales con un gran potencial».
El cátodo se compone de gránulos de sal común y polvo de níquel, mientras que el ánodo metálico de sodio solo se forma durante el proceso de carga de la batería.
Las baterías de sal fundida fueron inicialmente diseñadas para automóviles eléctricos, pero su uso en este sector no ha sido óptimo debido a su peso y durabilidad de la carga. «Los vehículos eléctricos actuales emplean baterías de iones de litio, que son más livianas y se cargan más rápidamente», explican desde el Empa.
Sin embargo, las baterías de sal demuestran ser superiores en otras aplicaciones en comparación con las de iones de litio, lo que justifica la investigación continua sobre esta tecnología.
Materiales accesibles y abundantes.
“Estas baterías emplean una combinación de materiales de fácil acceso, como la sal y la cerámica, generando energía a través de una rápida reacción química entre la sal común y polvos metálicos”, señala el fabricante de baterías de sal Horien (anteriormente FZSoNick), socio industrial del Empa en el proyecto europeo Solstice.
Además, estas baterías no contienen materiales inflamables o tóxicos, no producen emisiones gaseosas ni reaccionan al fuego o inundaciones, según destaca Horien.
“La estructura celular y la electroquímica de las baterías de sal son diferentes de las de otros tipos de baterías, otorgándoles ventajas frente a las de iones de litio”, indica Meike Heinz, investigadora del laboratorio de Materiales para la Conversión de Energía en Empa.
En cuanto a la seguridad, «aunque las baterías de sal requieren temperaturas operativas cercanas a los 300 grados centígrados (°C), no son susceptibles a incendios o explosiones”, afirma Heinz. Esto las hace adecuadas para entornos donde las baterías de iones de litio están prohibidas, como en la minería, la construcción de túneles y las plataformas de extracción de petróleo y gas en alta mar.
Debido a su elevada temperatura operativa, las baterías de sal son menos sensibles a variaciones térmicas, y pueden funcionar eficazmente en un rango de temperaturas de -20 °C a +60 °C, según señalan desde Horien.
Ventajas y desafíos.
“Estas baterías se presentan como sistemas de almacenamiento energético ideales para infraestructuras críticas, como antenas de telefonía móvil”, señala Heinz.
La durabilidad de las baterías de sal es notable, permitiendo su operación confiable incluso en lugares remotos durante varias décadas y sin necesidad de mantenimiento.
No obstante, su alta temperatura de funcionamiento también presenta como desventaja la necesidad de un calentamiento activo mediante electricidad para su preparación.
Sin embargo, puede ser más económico y eficiente mantener una batería caliente que enfriarla, según explica Meike Heinz.
Otra consideración es que durante la carga y descarga se genera calor debido a la resistencia de la celda, y en sistemas óptimos, una batería de sal de gran tamaño podría autosustentarse térmicamente, añade Enea Svaluto-Ferro, también investigador en Empa.
La mayoría de las materias primas para estas baterías son económicas y están disponibles en grandes cantidades, y la arquitectura de la celda facilita su reciclaje, según indica Meike Heinz.
Zinc en lugar de níquel.
Actualmente, Empa y Horien están colaborando para disminuir la dependencia del níquel en la fabricación del cátodo de las celdas, pues este metal se considera cada vez más crítico debido a su escasez a pesar de su alta importancia económica.
Sin embargo, la tarea no es sencilla, ya que la composición y microestructura de la celda deben estar perfectamente alineadas para asegurar la eficiencia y durabilidad de una batería de sal.
Ahora, los investigadores están explorando la posibilidad de reemplazar completamente el níquel por zinc, material abundante en la corteza terrestre, un reto tecnológico dado el bajo punto de fusión del zinc en comparación con la alta temperatura operativa actual de las baterías de sal.
Heinz señala que ya se han identificado métodos prometedores para abordar este problema. Sus próximos pasos se centrarán en mejorar y ampliar las baterías de sal sin níquel.
Con su seguridad, larga durabilidad y la posibilidad de ser fabricadas sin materias primas críticas como el níquel, estas baterías son vistas como una solución ideal para el almacenamiento estacionario. “Si se pueden producir de manera económica y a gran escala, podrían eventualmente proveer electricidad no solo a antenas de telefonía móvil, sino a comunidades completas”, concluyen.
Ricardo Segura.
EFE – Reportajes
Con Información de www.elrancaguino.cl
