¿Qué tecnología de batería emergente definirá nuestro futuro?

Orígenes de la innovación -Las tecnologías de baterías emergentes tienen un gran potencial para impactar en varias industrias, desde la transición energética y los vehículos eléctricos hasta las aplicaciones médicas.

Desde automóviles hasta aparatos médicos, la vida contemporánea depende en gran medida de las baterías. La capacidad de almacenar energía de manera eficiente es crucial para alimentar dispositivos que van desde dispositivos minúsculos hasta grandes SUV. En consecuencia, existe un esfuerzo continuo para mejorar el rendimiento de la batería. ¿Cómo es el panorama de la tecnología de baterías de vanguardia? ¿Qué avances podemos anticipar en un futuro próximo?

Investigadores de la Universidad Tecnológica de Viena han desarrollado una batería de iones de oxígeno que ofrece varias ventajas sobre las baterías de iones de litio tradicionales. Aunque las baterías de iones de oxígeno tienen densidades de energía más bajas, su capacidad de almacenamiento se puede regenerar, lo que podría permitir una vida útil prolongada. Estas baterías están construidas con materiales incombustibles y no requieren elementos raros, lo que las convierte en una excelente opción para grandes sistemas de almacenamiento de energía que almacenan energía eléctrica de fuentes renovables.

Investigadores austriacos de la Universidad Johannes Kepler han creado la primera batería extensible y biodegradable. Esta innovadora batería es soluble en agua, se descompone fácilmente en el cuerpo y está diseñada para su uso en dispositivos portátiles e implantes médicos. Las baterías existentes a menudo contienen metales tóxicos y son difíciles de reciclar, pero este avance supera estas limitaciones mediante el uso de elastómero, magnesio, óxido de molibdeno y un gel biodegradable en su construcción.

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Investigadores del Instituto Fraunhofer de Tecnología Láser han desarrollado dos innovadores procesos de fabricación basados ​​en láser que aumentan la eficiencia energética en la producción de baterías de iones de litio. El sistema de secado por láser de diodo reduce el consumo de energía en un 50 % y los requisitos de espacio a escala industrial en un 60 %. El láser de pulso ultracorto (USP) de alta potencia también crea autopistas de iones de litio en el electrodo de la batería, lo que aumenta la densidad de potencia y la vida útil.

Científicos holandeses de Delft han desarrollado un método para prolongar la vida útil de las baterías de iones de litio mezclando cinco sales. Este enfoque innovador estabiliza la capa de electrolitos rotos, mejorando la vida útil de la batería y ofreciendo ventajas en movilidad eléctrica y almacenamiento a corto plazo de energía solar y eólica. Los investigadores también están explorando la aplicación potencial de este concepto de electrolito en las baterías de iones de sodio de próxima generación, lo que podría reducir la dependencia del litio.

Investigadores de POSTECH y la Universidad de Sogang han desarrollado un material de ánodo de alta capacidad para baterías de iones de litio, que podría multiplicar por diez la autonomía de los vehículos eléctricos. Al reemplazar los ánodos de grafito convencionales con ánodos de silicio y polímeros cargados en capas, han creado un material estable y confiable. Este avance podría satisfacer la creciente demanda de baterías de alta capacidad en el sector de los vehículos eléctricos y contribuir a combatir el cambio climático a través de la adopción de vehículos eléctricos.

El ingeniero mecánico Jelle Houben y su colega Pim Donkers han desarrollado un sistema de circuito cerrado que utiliza tabletas de sal para almacenar energía renovable. Esta batería de sal recargable ofrece una capacidad de almacenamiento más duradera y de mayor capacidad en comparación con las baterías convencionales. La tecnología funciona convirtiendo la electricidad en calor, que calienta un líquido (aceite o agua) que pasa a través de un evaporador que contiene sales, lo que permite el almacenamiento y la liberación de calor. Esta batería de sal podría revolucionar el almacenamiento de energía renovable y contribuir a un entorno construido libre de gas natural.

Las baterías de litio-azufre de estado sólido ofrecen el potencial de densidades de energía mucho más altas y mayor seguridad, en comparación con las baterías de iones de litio convencionales. Pero también hay un inconveniente. Los resultados de una investigación reciente revelan un cuello de botella de desarrollo previamente pasado por alto para las baterías de estado sólido, que muestran que existen limitaciones en los compuestos del cátodo debido al transporte iónico lento. El desafío ahora es permitir una entrega de iones más rápida dentro del compuesto del cátodo.

La tecnología CERENERGY, desarrollada por Fraunhofer IKTS durante los últimos ocho años, marca un avance significativo en la tecnología de baterías. Estas baterías de estado sólido de alúmina de sodio, también conocidas como baterías de cloruro de níquel y sodio, utilizan alúmina de alta pureza para el electrolito cerámico de estado sólido crítico.

Elestor, fundada en 2014, ha desarrollado una innovadora batería de flujo que utiliza hidrógeno y bromo como materiales activos, ambos disponibles casi indefinidamente en la Tierra. Además, debido a que la batería genera hidrógeno durante el proceso de carga, el concepto presenta varias posibilidades nuevas para integrar infraestructuras de hidrógeno y electrolizadores. De esta forma, Elestor combina dos mundos de almacenamiento de energía: a través de baterías y en forma de hidrógeno.

Las tecnologías de baterías emergentes tienen un gran potencial para impactar en varias industrias, desde la transición energética y los vehículos eléctricos hasta las aplicaciones médicas. A medida que estas innovaciones progresen y estén ampliamente disponibles, podemos esperar ver avances significativos en el almacenamiento, la eficiencia y la sostenibilidad de la energía. La carrera está en marcha para determinar cuál de estos avances definirá en última instancia nuestro futuro.