La nueva batería de aire de aluminio podría pasar de iones de litio, funciona con agua

Batería verde

A medida que avanzan las tecnologías de las baterías, el mundo tiene una relación de amor y odio con los iones de litio. Por un lado, los avances en los diseños y la construcción de iones de litio son responsables de la Tesla Model S , nuevas instalaciones, investigación en energías verdes y el smartphone moderno. Por otro lado, las limitaciones de iones de litio son la razón por la que la mayoría de los vehículos eléctricos tienen un alcance de 40 a 60 millas, el Model S cuesta más de $ 80,000 y por qué su teléfono inteligente no puede durar todo el día con una sola carga. A pesar de toda su promesa y capacidad, los iones de litio tienen una utilidad limitada a largo plazo, razón por la cual un nuevo anuncio de Fuji Pigment es tan interesante. La compañía afirma que sus nuevas baterías de aluminio y aire pueden funcionar hasta dos semanas y rellenarse con agua normal.

Cómo funciona una batería de aluminio-aire



Primero, algunos conceptos básicos. El problema con la tecnología de las baterías no es si podemos o no construir mejores baterías; como muestra la tabla a continuación, podemos construir baterías que soplan los tradicionales iones de litio del agua. Tenga en cuenta que el cuadro a continuación es exponencial, lo que significa que la tecnología de celda de combustible tiene 10 veces la densidad de energía de una batería típica de iones de cobalto-Li.

Densidades Energéticas



Las diversas baterías “Metal-Aire”, incluidas las de zinc-aire, aluminio-aire y litio-aire, tienen algunas de las densidades de energía más altas posibles de construir. Las dificultades con la construcción de aluminio-aire, en particular, ha sido la rápida degradación del ánodo y, en los primeros modelos de Al-Air, la liberación de gas hidrógeno.



El nuevo anuncio de Fuji Pigment hace repetidas referencias al trabajo de Ryohei Mori, y aunque los artículos mencionados no están disponibles de forma gratuita, los resúmenes están en línea. Todos los estudios en cuestión tienen como objetivo mejorar el rendimiento de las baterías de Al-air al tiempo que prolongan su vida útil; por lo general, las soluciones de Al-air comienzan a degradarse inmediatamente después del primer ciclo de carga. Según el trabajo de Mori, la creación de una batería secundaria de aluminio y aire adyacente a la primaria amortiguó la acumulación de subproductos que normalmente impiden que la batería funcione correctamente a largo plazo.

La 'capacidad de recarga' de las baterías Al-air requiere alguna explicación. Las baterías de aire son celdas primarias, lo que significa que no se pueden recargar por medios convencionales. A medida que el ánodo de aluminio se consume por contacto con el oxígeno, se forma aluminio hidratado como subproducto. Ese material se puede reciclar y utilizar para crear un nuevo ánodo de aluminio, por lo que las baterías se denominan recargables. Periódicamente, el ánodo de aluminio tendrá que ser reemplazado; no está claro con qué frecuencia la batería de Fuji Pigment necesitaría un servicio de este tipo.

¿Podría Al-air ser la próxima gran novedad?

Nuevas tecnologías de baterías y anuncios son una moneda de diez centavos la docena, pero hay razones para pensar que una tecnología Al-air viable podría desplegarse en los próximos 2 a 5 años. Varios fabricantes están trabajando en la comercialización de diseños ( Alcoa se asoció con Phinergy en 2013 con planes para un debut en 2017), y el aluminio es abundante y relativamente barato. En realidad, las baterías Al-air se han utilizado en aplicaciones militares especializadas durante años, lo cual es importante: significa que hay cierta experiencia preexistente y características conocidas que se pueden aprovechar para crear capacidad adicional.



Dicho esto, también hay dudas. La solución de óxido de aluminio hidratado producida durante el funcionamiento normal de la batería tendría que reciclarse de alguna manera, no está claro que el agua dulce sea una solución acuosa tan eficaz como el agua salada (lo que significa que podría haber una necesidad específica de un tipo particular de solución). El precio final también se desconoce, aunque estimaciones anteriores habían cifrado el costo de un sistema Al-air en aproximadamente 1,1 dólares por kg de ánodo de aluminio. Esto no se proporcionó en términos precisos en relación con el costo de la gasolina (y se desconoce el peso del ánodo de aluminio en estas baterías), pero el equipo que realizó ese análisis señaló que el reciclaje adecuado pondría Al-air en el mismo rango de costos que Motores convencionales de combustión interna.

Fuji Pigment ha declarado que tiene la intención de comercializar esta tecnología a partir de este año, lo que significa que podríamos ver demostraciones de prueba y pruebas de conceptos para 2016. Queda por ver si los fabricantes de automóviles darán el salto a la tecnología: las empresas de automóviles tienden a ser conservadoras y Tesla ya ha apoyado el uso de la tecnología de iones de litio.

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