Domingo, Agosto 20, 2017

El zinc podría sustituir al litio en las baterías y hacer que duren más

Las baterías de litio son en la actualidad las más populares en la gran mayoría de dispositivos electrónicos, ya sean móviles o incluso coches. Permiten almacenar una gran cantidad de energía de manera compacta en relación con su peso, y pueden recargarse cientos de veces sin perder apenas capacidad. A pesar de ello, hay algunos inconvenientes.

Sustitutos del litio en las baterías

Entre los inconvenientes de las baterías de litio encontramos el riesgo de incendio si no son tratadas adecuadamente. Además, el litio y el cobalto que se utiliza en la fabricación de las baterías no son muy abundantes en la tierra. Es por ello que en la actualidad se está investigando la utilización de otros elementos para hacer baterías, aunque al no igualar en prestaciones al litio su aplicación es muy limitada.

Uno de estos casos lo encontramos con el zinc. El cinc ofrece un gran rendimiento en las pilas alcalinas no recargables, y también podría hacer que las recargables fueran más seguras y más baratas. El motivo detrás de esta seguridad es que el electrolito que usan las baterías de zinc está basado en agua, en lugar de uno orgánico e inflamable como pasa con las baterías de litio.

¿Por qué no se ha sustituido entonces el litio por el zinc? Básicamente por su funcionamiento. Los ánodos de zinc se fabrican uniendo partículas de zinc en polvo. Conforme se van realizando ciclos de carga y descarga, se genera una capa de óxido de zinc. Además, se generan pequeñas ramificaciones de zinc, que finalmente atraviesan la barrera que separa el ánodo del cátodo y se cortocircuita la batería.

Soluciones a las limitaciones del zinc provocadas por el óxido

Un grupo de investigadores del Laboratorio de Investigación Naval de los Estados Unidos ha estado trabajando en una manera diferente de disponer el material para solucionar este problema. En concreto, el equipo ha hecho dos cambios básicos.

El primero consiste en darle una estructura de esponja al material, de manera que quede conectado el material, pero dejando pequeños espacios de aire haciéndolo poroso. Lo segundo es añadirle bismuto e indio para controlar las reacciones químicas. A pesar de que el óxido de zinc se forme también con este método, éste se agrupa en las zonas de aire abiertas, en lugar de bloquear las conexiones entre las partículas del material

En las pruebas realizadas, el equipo de investigación creó baterías con este método, con ánodos de zinc y cátodos de niquel. En las pruebas de carga y descarga, la batería realizó entre 100 y 150 ciclos antes de perder la mitad de su capacidad de carga. A pesar de que la pérdida de carga sea elevada, añadiendo más electrolitos en los prototipos de laboratorio permitió recuperar toda la capacidad de carga. Además, al revisar la batería al microscopio, se observó que el ánodo no se atascaba con óxido de zinc, siendo el problema a solucionar ahora la pérdida de electrolitos.

También se realizaron pruebas reales en coches híbridos, sustituyendo baterías de 12V del coche por las de zinc, en un quinto de su peso. En un coche eléctrico como el Nissan Leaf, las baterías de zinc pesarían tres veces menos, y podrían incluso almacenar más carga. Además, las baterías de zinc generan menos calor, pero todavía presentan problemas al trabajar en tamaños grandes.

 

Fuente: Ars | adslzone

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