Un equipo de investigadores suecos y eslovenos ha desarrollado una batería de aluminio que ofrece el doble de densidad de energía que las actuales de litio. Está fabricada con materiales abundantes en la corteza terrestre y cuenta con el potencial para reducir los costes de producción y el impacto medioambiental.

La investigación ha sido llevada a cabo por la Universidad Tecnológica de Chalmers, en Suecia, y el Instituto Nacional de Química de Eslovenia. La batería desarrollada utiliza un ánodo de aluminio y un cátodo de un material orgánico a base de antraquinona, un compuesto orgánico derivado del antraceno. La revista Energy Storage Materials ha publicado esta investigación en un artículo en el que expone el potencial de la nueva batería para ser empleada en aplicaciones a gran escala, como la industria automotriz y el almacenamiento de energía solar y eólica. “El coste de los materiales y el impacto ambiental que prevemos para la nueva batería son muy inferiores a los de la tecnología actual, lo que las hace factible para su uso a gran escala”, afirma Patrik Johansson, profesor del Departamento de Física de Chalmers. “Además, tiene el doble de densidad de energía en comparación con las baterías de aluminio más avanzadas de la actualidad”, añade.

En los diseños anteriores, desarrollados para baterías de aluminio, se utiliza este material como ánodo, mientras que para el cátodo se emplea grafito. Sin embargo, el potencial energético del grafito es demasiado bajo para crear celdas con un rendimiento suficiente para ser útiles. En el nuevo concepto, el grafito ha sido reemplazado por un cátodo orgánico nanoestructurado, hecho de la molécula de antraquinona, basada en carbono.

El nuevo concepto consiste en un ánodo y un cátodo de aluminio y un material orgánico a base de antraquinona, respectivamente.

La ventaja de esta molécula orgánica utilizada como cátodo es que permite utilizar un portador de carga positiva, que viaja a entre los electrodos, mucho más apropiado de forma que las baterías pueden aprovechar mejor el potencial del aluminio dando como resultado una mayor densidad de energía, explica Niklas Lindahl, Investigador de la Universidad de Chalmers.

Baterías de aluminio

Los investigadores se preguntan si las baterías de aluminio podrían reemplazar a las baterías de iones de litio actuales. Johansson espera que puedan. Sin embargo, no hay baterías de aluminio disponibles de forma comercial, e incluso son relativamente nuevas en el mundo de la investigación. “No se trata de reemplazar una tecnología por otra”, añade Johansson, que cree que existe una solución parcial entre ambas tecnologías, si las baterías de iones de litio solo se usan donde sea estrictamente necesario. 

A igualdad de peso, el aluminio tiene una densidad energética superior a la de la gasolina. Aproximadamente, un kilogramo de gasolina contiene 1.700 Wh de densidad de energía mientras que el aluminio utilizado en una batería podría alcanzar los 2.500 Wh por cada kilogramo. En las baterías de aluminio, al ser este un material multivalente, cada ion “compensa” varios electrones, lo que se traduce en un gran potencial para aumentar la densidad energética y para ser significativamente menos dañinas para el medio ambiente.

Por ahora, solo son capaces de alcanzar la mitad de la densidad de energía que las de litio. A largo plazo, el objetivo de la investigación es lograr igualarla. “Queda trabajo por hacer con el electrolito y con el desarrollo de mejores mecanismos de carga, pero el aluminio es, en principio, un portador de carga significativamente mejor que el litio” asegura Johansson.