Las baterías acuosas utilizan agua como solvente para los electrolitos, mejorando la seguridad de las baterías.
Investigadores en China han desarrollado una batería basada en agua, que se dice que es mucho más segura y eficiente energéticamente que las «altamente inflamables» baterías de litio no acuosas.
Baterías con mayor densidad energética
Curiosamente, los investigadores afirman que estas nuevas baterías serán el doble de densas energéticamente que las opciones tradicionales de iones de litio. Esto tiene el potencial de revolucionar la industria de los vehículos eléctricos.
Además, las baterías acuosas utilizan agua como solvente para los electrolitos, mejorando su seguridad. Las baterías de iones de litio no acuosas tradicionales tienen una alta densidad energética, pero su seguridad se ve comprometida debido a los electrolitos orgánicos inflamables, un componente que permite que la batería se cargue y descargue, que utilizan.
Densidad energética más baja
Sin embargo, las baterías acuosas generalmente tienen una densidad energética más baja debido a la solubilidad limitada del electrolito y el bajo voltaje de la batería.
Ahora, los investigadores en China han desarrollado una batería acuosa de alta densidad energética basada en la transferencia de electrones múltiples de halógeno.
Un grupo de investigación liderado por el Prof. LI Xianfeng del Instituto de Física Química de Dalian (DICP) de la Academia China de Ciencias (CAS), en colaboración con el grupo del Prof. FU Qiang también del DICP, desarrolló un cátodo de transferencia de electrones múltiples basado en bromo y yodo.
Este cátodo logró una capacidad específica de más de 840 Ah/L y una densidad energética de hasta 1200 Wh/L basada en el catolito en pruebas de baterías completas, según un nuevo estudio publicado en Nature Energy.
Solución de halógeno mixto
Para mejorar la densidad energética de las baterías acuosas, los investigadores utilizaron una solución de halógeno mixto de iones de yoduro (I-) e iones de bromuro (Br-) como electrolito. Desarrollaron una reacción de transferencia de electrones múltiples, transfiriendo I- al elemento yodo (I2) y luego a yodato (IO3-).
Los investigadores dijeron que durante el proceso de carga, I- se oxidaron a IO3- en el lado positivo, y los H+ generados se condujeron al lado negativo en forma de un electrólito de soporte. Durante el proceso de descarga, los H+ se condujeron desde el lado positivo, y IO3- se redujeron a I-.
Ciclo de vida extendido de las baterías
El cátodo de transferencia de electrones múltiples desarrollado tenía una capacidad específica de 840 Ah/L. Combinando el cátodo con Cd metálico para formar una batería completa, los investigadores lograron una densidad energética de hasta 1200 Wh/L basada en el catolito desarrollado.
Según los investigadores, el Br- agregado al electrolito podría generar yoduro de bromo polar (IBr) durante el proceso de carga, lo que facilitó la reacción con H2O para formar IO3-.
Durante la descarga, IO3- podría oxidar Br- a Br2 y participar en la reacción electroquímica para realizar la descarga reversible y rápida de IO3-. Por lo tanto, el intermediario de bromuro formado durante el proceso de carga y descarga optimizó el proceso de reacción, mejorando efectivamente la cinética y reversibilidad de la reacción electroquímica.
Ciclo de vida extendido de las baterías
Según SCMP, cuando los investigadores probaron su electrólito con un ánodo de vanadio, encontraron que el ciclo de vida de las baterías podría extenderse a 1.000 ciclos, «demostrando una estabilidad significativa».
Los científicos también mencionaron que la densidad energética de sus baterías incluso «superó la de algunos materiales de electrodo sólido» y podría ser comparable en costo a las baterías de litio tradicionales.
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