Por Guillermo David Subreski Román
Investigadores de Penn State publicaron hallazgos en Joule el 5 de noviembre detallando una batería para todo clima (ACB) que mantiene un rendimiento estable desde -50°C hasta 75°C, expandiendo dramáticamente el rango operacional de las baterías de iones de litio actuales. El profesor Chao-Yang Wang, quien dirigió la investigación, dijo que la innovación aborda un defecto de diseño fundamental en baterías originalmente optimizadas para uso a temperatura ambiente.
“Ahora que estas baterías se han integrado en vehículos eléctricos, centros de datos y sistemas a gran escala que pueden calentarse mucho, esta temperatura operacional estable se ha vuelto incómoda para que los fabricantes la manejen” explicó Wang.
El enfoque de doble estrategia del equipo de Penn State optimiza los materiales de la batería para estabilidad a alta temperatura mientras incorpora un elemento calefactor de lámina de níquel ultrafino –de solo 10 micrones de espesor- que permite la operación en clima frío. Esto elimina la necesidad de voluminosos sistemas externos de gestión térmica que actualmente limitan las baterías a un rango de -30°C a 45°C.
El diseño ACB podría permitir el despliegue de baterías en aplicaciones previamente imposibles, desde satélites hasta instalaciones solares en el desierto, mientras reduce los costos y requisitos de mantenimiento para sistemas a gran escala.
Equipo mexicano crea batería indestructible de zinc-aire
Simultáneamente, investigadores dirigidos por Noé Arjona en el Centro de Investigación en Materiales Avanzados de México desarrollaron una batería de zinc-aire que continúa funcionando después de ser perforada, quemada y sumergida en agua-condiciones que probablemente causarían que las baterías de iones de litio explotaran.
Utilizando el sincrotrón Canadian Light Source en la Universidad de Saskatchewan, el equipo confirmó que su batería presenta átomos individuales de níquel en lugar de metal en masa, combinados con electrolitos de polímero en gel y zinc. Este diseño elimina los riesgos de seguridad asociados con electrolitos inflamables mientras mantiene el rendimiento en temperaturas extremas.
“No estamos usando baterías de iones de litio debido a las muchas preocupaciones de seguridad relacionadas con la inflamabilidad de los electrolitos”, dijo Arjona. La tecnología de zinc-aire también promete costos más bajos ya que utiliza materiales más abundantes que el litio y el cobalto.
Implicaciones para el almacenamiento de energía futuro
Ambos desarrollos llegan cuando se proyecta que la demanda mundial de baterías alcanzará los 2.800 GWh para 2030, con tasas de crecimiento anual compuesto del 11% para vehículos eléctricos y del 27% para sistemas de almacenamiento de energía. Las innovaciones abordan barreras críticas para la adopción generalizada de baterías, particularmente para aplicaciones que requieren extrema fiabilidad y tolerancia a la temperatura.
Wang señaló la creciente importancia de la tecnología avanzada de baterías a medida que la sociedad se vuelve cada vez más dependiente de la energía, particularmente con la expansión de centros de datos de inteligencia artificial y sistemas de transporte avanzados. Los equipos de investigación están ahora trabajando hacia el despliegue comercial de sus respectivas tecnologías.
