Baterías de calcio en vez de litio

Un equipo de investigadores ha conseguido diseñar un prototipo de batería que usa calcio en lugar de litio. No es la única novedad: en un proyecto complementario, se desarrolla un almacén de energía flexible a partir de un ánodo de aluminio y un cátodo de azufre.

Las baterías de iones de litio están siendo las verdaderas protagonistas de esta revolución en la nueva era de dispositivos electrónicos pero existe un grave problema: el litio es caro de extraer y peligroso de manipular, lo que dificulta su transformación y reciclaje. Actualmente, la demanda sobrepasa los recursos disponibles, caracterizados por un aislamiento geográfico que añade complejidad a las cadenas de suministro.

Tal y como leemos en esta noticia de El País se ha propuesto construir un prototipo de batería basado en el calcio, que es bastante cercano al litio en la tabla periódica. Esta iniciativa se financia por medio de una beca EIC Pathfinder Open del Consejo Europeo de Innovación, y se ha bautizado como proyecto CARBAT.

El calcio es un elemento tremendamente común, 2.000 veces más que el litio, que se encuentra en los huesos o en la creta, entre otras muchas fuentes. Es decir, es uno de los elementos más abundantes en la corteza terrestre. Tampoco se concentra en áreas geográficas específicas, por lo que si la materia prima es barata, también las baterías pueden serlo.

Todas las baterías poseen una estructura muy similar. Un flujo de iones positivos pasa de un electrodo negativo a otro positivo a través de un electrolito, mientras se produce una corriente eléctrica negativa que fluye fuera de la batería y puede emplearse para alimentar dispositivos. Utilizar calcio como electrodo negativo ofrece ventajas frente al grafito de las baterías de iones de litio, ya que posee una densidad de energía superior, esto es, una mayor capacidad de acumulación de energía por kilogramo. Las baterías de iones de litio no pueden alcanzar tal densidad de energía porque no pueden servirse del litio metálico altamente reactivo como electrodo.

Emplear calcio metálico en el interior de la batería permite a los investigadores aprovechar sus propiedades elementales, ya que, como recordamos de la química de bachillerato, cuenta con dos electrones en su capa más externa que puede perder. Sin embargo, esa misma propiedad complicó la selección de otros componentes necesarios para construir el prototipo de batería, como el electrolito por el que fluyen los iones. arece que, finalmente, todas las sales de electrolitos que funcionan contienen boro, por lo que se utilizó tetrafluoroborato de calcio disuelto en una mezcla de etileno y carbonato de propileno.

El siguiente paso en el proceso de comercialización sería mejorar los métodos empleados para fabricar los electrodos a partir de calcio y desarrollar electrodos positivos adecuados.

 

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