23/01/2020 - Uso de calcio en baterías recargables de alta capacidad

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El mercado de los vehículos eléctricos y el almacenamiento de energía en la red crece con rapidez, lo cual aumenta la necesidad de disponer de baterías recargables fiables y energéticamente eficientes. Para cubrir estas necesidades, es posible que las baterías de iones de litio recargables actuales no sean tan seguras, rentables y sostenibles como nos gustaría.

En la búsqueda de alternativas a las tecnologías actuales, parece ser que el calcio podría ser un componente clave en sus esfuerzos por satisfacer la creciente demanda mundial de energía gracias a su papel potencialmente prometedor en el desarrollo de tecnologías de almacenamiento de energía eficaces y rentables.

Un sistema de baterías basado en un metal multivalente como el calcio podría ser la solución de bajo coste y alta capacidad que se busca, pero existe un obstáculo para su desarrollo: carecen de los electrolitos concretos necesarios para una deposición eficiente del calcio.

Proyecto E-MAGIC

Gracias al Proyecto E-MAGIC, financiado con fondos europeos, un equipo de investigadores ha descubierto algo que podría superar este obstáculo. En su artículo científico, publicado en la revista «Energy & Environmental Science», los científicos presentaron un novedoso electrolito basado en el borato —tetrakis(hexafluoroisopropiloxi)borato de calcio o Ca[B(hfip)4]2— que mostró una deposición de calcio reversible a temperatura ambiente, así como una alta estabilidad oxidativa e iónica. Estos hallazgos podrían allanar el camino para las baterías de calcio recargables de alta capacidad a temperatura ambiente.

El prometedor futuro de las baterías de calcio

El trabajo examina la viabilidad de la creación de una nueva clase de electrolitos de calcio basados en compuestos de calcio con aniones de coordinación débil. Según los autores: «El sencillo método sintético para formular nuevas sales de calcio mediante la incorporación de diferentes aniones fluorados de alcoxiboratos será una herramienta útil para optimizar aún más las propiedades de los electrolitos. Los electrolitos de Ca[B(hfip)4]2 muestran propiedades avanzadas electroquímicas en lo que respecta a una alta estabilidad oxidativa, una alta conductividad iónica y una buena capacidad del ciclo del calcio reversible a largo plazo».

El desarrollo de tecnologías de baterías basadas en metales multivalentes, como el calcio, puede ser una opción prometedora para mejorar la densidad energética mientras se reducen los costes. Los iones multivalente podrían duplicar o triplicar la capacidad de las baterías, en comparación con las baterías de iones de litio o de iones de sodio monovalentes. Además, a diferencia del litio o el sodio, los ánodos metálicos multivalentes tienen el potencial de aumentar considerablemente la densidad energética de las baterías.

Las propiedades descritas anteriormente no son la única razón por la que las baterías de calcio pueden resultar una alternativa atractiva para las tecnologías posteriores a las baterías de iones de litio. Una creciente preocupación derivada del rápido crecimiento del mercado de las baterías gira en torno a la disponibilidad a medio y largo plazo de determinadas materias primas (cobalto, níquel y litio) que se utilizan en baterías de iones de litio comerciales. Por otra parte, el calcio es el quinto elemento más abundante en la corteza terrestre. Además, se distribuye por igual en toda la geografía, es seguro y no es tóxico.

Junto con el calcio, los científicos están estudiando el magnesio (Mg), otro metal multivalente prometedor en el desarrollo de mejores baterías recargables. Precisamente en este metal se centra E-MAGIC (European Magnesium Interactive Battery Community), que tiene por objeto desarrollar un enfoque innovador para las baterías de magnesio recargables de nueva generación, respetuosas con el medio ambiente y con una densidad energética alta. Asimismo, el proyecto aspira a reforzar una comunidad orientada a las baterías de magnesio que establecerá una relación científica activa con el resto del mundo.

Más información

Proyecto E-MAGIC

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Servicio de Información Comunitario sobre Investigación y Desarrollo

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