Investigadores de Australia y China están trabajando para desarrollar la primera batería acuosa de radicales de aluminio, no tóxica, segura y eficiente del mundo. Un equipo de la Universidad Flinders en Australia del Sur y la Universidad de Ciencia y Tecnología de Zhejiang en China informa sobre las primeras etapas del desarrollo de estas nuevas baterías en un nuevo artículo publicado en la revista insignia de la American Chemical Society, el American Chemical Journal.
La mayoría de las baterías contienen materiales peligrosos que pueden contaminar el medio ambiente si terminan en vertederos o se desechan en otro lugar. Sustancias como el plomo, el cadmio y el mercurio envenenan a personas y animales, contaminan el suelo y el agua y persisten en el medio ambiente durante largos períodos de tiempo.
Los laboratorios de investigación del Dr. Kai Zhang de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Zhejiang y el profesor asociado Jia Zhongfan de la Universidad de Flinders colaboraron en las pruebas (electroquímicas) y de baterías de radicales libres estabilizados en el electrolito ácido de Lewis más utilizado (Al(Otf)3).
El equipo desarrolló el primer diseño de batería a base de aluminio que utiliza un electrolito a base de agua, ignífugo y estable al aire, para ofrecer una salida de voltaje estable de 1,25 V y una capacidad de 110 mAhg–1 durante 800 ciclos con solo un 0,028 % de pérdida por ciclo.
El profesor Jia Zhongfan de la Facultad de Ciencias e Ingeniería de la Universidad de Flinders espera utilizar materiales biodegradables para desarrollar baterías de bolsa en el futuro, haciendo que los productos sean seguros y sostenibles.
El profesor Jia dijo que las baterías multivalentes de iones metálicos, incluidas Al3+, Zn2+ o Mg2+, aprovechan los elementos abundantes de la corteza terrestre y proporcionan una densidad de energía mucho mayor que las baterías de iones de litio (LIB).
"Las baterías de iones de aluminio (AIB), en particular, han atraído una gran atención porque el aluminio es el tercer elemento más abundante (8,1%), lo que hace que las AIB sean potencialmente un sistema de almacenamiento de energía sostenible y de bajo coste".
Sin embargo, uno de los principales desafíos que enfrenta actualmente AIB es el lento movimiento de los complejos de iones Al3+, lo que resulta en una baja eficiencia catódica de AIB. Los polímeros orgánicos conjugados son un cátodo emergente para los AIB que pueden resolver el problema del transporte de iones, pero el rendimiento de salida de voltaje de la batería aún es deficiente.
Los radicales estables son una clase de moléculas electroactivas orgánicas que se han utilizado ampliamente en diferentes sistemas de baterías orgánicas. El primer producto de este tipo fue comercializado por NEC en 2012.
El Laboratorio Jia de la Universidad de Flinders ha desarrollado previamente materiales básicos para baterías híbridas orgánicas de iones de litio, baterías de iones de sodio y baterías totalmente orgánicas. Estos materiales radicales nunca han encontrado aplicación en los AIB debido a la falta de comprensión de sus reacciones (electro)químicas en los electrolitos.