A diferencia de las baterías convencionales, donde el cátodo (electrodo negativo) y el ánodo (electrodo positivo) están sumergidos en un electrolito líquido, las baterías de sal utilizan un electrolito sólido. Este electrolito se compone de un material cerámico conductor de iones, a base de óxido de aluminio y sodio, que además es no inflamable y permite la separación entre el ánodo y el cátodo, lo que contribuye a prolongar la vida útil del dispositivo. Este avance ha sido destacado por los laboratorios suizos de ciencia y tecnología de materiales (Empa), que están trabajando en el desarrollo de estas «baterías especiales» con un potencial significativo.
El cátodo de una batería de sal se elabora con gránulos de sal común y polvo de níquel, mientras que el ánodo de sodio se forma únicamente durante la carga de la batería. Aunque inicialmente se crearon para automóviles eléctricos, las baterías de sal fundida no han demostrado ser la opción más eficiente en movilidad eléctrica, ya que son pesadas y lentas para cargar, según el Empa (www.empa.ch).
“Los vehículos eléctricos modernos utilizan baterías de iones de litio, que son más ligeras y se cargan más rápidamente”, explican los expertos de este centro tecnológico. Sin embargo, las baterías de sal muestran ventajas en otras aplicaciones, lo que justifica la investigación continua en esta área.
Materiales abundantes y accesibles.
“Estas baterías utilizan una mezcla de materiales fácilmente disponibles, como sal y cerámica, generando energía a través de una rápida reacción química que incluye sal común y polvos metálicos”, explica Horien, fabricante de baterías de sal y socio industrial de Empa en el proyecto Solstice de la Unión Europea (UE).
Estas baterías no contienen materiales tóxicos o inflamables, no emiten gases y son resistentes ante incendios o inundaciones, subraya Horien (https://saltbattery.horien.com).
La investigadora Meike Heinz del laboratorio de Materiales para la Conversión de Energía de Empa, explica que “la estructura de las celdas y la electroquímica de las baterías de sal son diferentes a las de otros tipos de baterías, lo que les otorga ciertas ventajas en comparación con las de iones de litio”.
Por ejemplo, en cuanto a seguridad, aunque las baterías de sal operan a aproximadamente 300 grados centígrados (°C), no son inflamables ni explosivas. Esto las hace adecuadas para entornos donde las baterías de iones de litio están prohibidas, como en minería o plataformas petroleras en alta mar.
Además, las baterías de sal son menos susceptibles a los cambios de temperatura, pudiendo funcionar eficientemente en un rango de temperaturas de entre -20 °C y +60 °C, como indican desde Horien.
Ventajas y retos.
Estas características convierten a las baterías de sal en sistemas de almacenamiento de energía ideales para infraestructuras críticas, como estaciones de telefonía móvil. “Estas baterías son extremadamente duraderas y pueden operar de manera confiable durante décadas en ubicaciones remotas y expuestas, sin necesidad de mantenimiento”, añade Heinz.
Aun así, su alta temperatura de funcionamiento presenta un desafío, ya que requieren un calentamiento activo con electricidad para estar operativas. Sin embargo, dependiendo de la aplicación, puede ser más rentable mantenerlas calientes que enfriarlas”, explica Heinz.
Durante el proceso de carga y descarga, se produce calor debido a la resistencia de la celda; en condiciones óptimas, una batería de sal de gran tamaño podría calentarse de manera autónoma”, dice Enea Svaluto-Ferro, investigador de Empa.
“La mayoría de las materias primas para las baterías de sal son económicas y se encuentran en abundancia, lo que facilita también su reciclaje”, añade Meike Heinz.
Zinc en lugar de níquel.
Actualmente, Empa y Horien están colaborando para reducir el contenido de níquel en el cátodo de las celdas de batería, dado que “este metal es cada vez más considerado un material crítico debido a su escasez, a pesar de su alta importancia económica”.
Este desafío no es trivial, ya que la composición y microestructura de la celda deben estar altamente coordinadas para asegurar que la batería de sal funcione de manera eficiente y duradera, destacaron los investigadores.
Ahora, están explorando la posibilidad de sustituir completamente el níquel por zinc, un material abundante en la corteza terrestre, aunque esto plantea otro reto tecnológico debido al bajo punto de fusión del zinc, considerando la alta temperatura de funcionamiento actual de las baterías de sal”, afirma Meike Heinz.
Los investigadores han identificado métodos prometedores para abordar este problema y planean avanzar en la mejora y expansión de las baterías de sal que no utilicen níquel.
La seguridad y longevidad de las baterías de sal, junto con su futuro desarrollo sin materias primas críticas como el níquel, las harán ideales para el almacenamiento estacionario, aseguran. “Si se logran producir de manera económica y en grandes cantidades, en el futuro podrían suministrar electricidad no solo a antenas de telefonía móvil, sino a comunidades enteras,” concluyen.
Ricardo Segura.
EFE – Reportajes
Con Información de www.elrancaguino.cl
