Baterías de zinc acuoso: seguridad y eficiencia para el almacenamiento energético

Investigadores de la Universidad australiana de Adelaide han desarrollado un nuevo electrolito para baterías de zinc acuoso (AZB) que combina dos tipos de sales para mejorar su rendimiento y seguridad. Esta innovación permite mantener hasta un 93 % de la capacidad después de 900 ciclos de carga y descarga a 25 °C, y funcionar en un rango de temperatura de -40 a 40 °C, ofreciendo una alternativa más sostenible frente a las baterías de litio tradicionales, que sufren limitaciones de suministro y problemas de seguridad por electrolitos inflamables. La estrategia emplea un electrolito de doble sal desacoplada (DDSE), donde una sal controla la movilidad de iones y la resistencia a temperaturas extremas, y la otra protege el ánodo de zinc frente a corrosión. Este avance abre la puerta a aplicaciones en redes inteligentes y vehículos eléctricos, combinando alta densidad energética, durabilidad y coste reducido.

Innovación en electrolitos acuosos

Las baterías de zinc acuoso funcionan con un electrolito a base de agua disolviendo sales de zinc, con un ánodo de metal de zinc. El equipo de la Universidad de Adelaide ha creado el Decoupled Dual-Salt Electrolyte (DDSE) para superar las limitaciones tradicionales de las AZB. Según el estudio publicado en Nature Sustainability, las celdas tipo pouch retuvieron el 93 % de su capacidad tras 900 ciclos a 25 °C y conservaron el 100 % de la capacidad a -40 °C durante 3.000 ciclos. La primera sal, como el zinc perclorato (Zn(ClO₄)₂), permanece principalmente en el líquido, controlando la movilidad iónica y la resistencia a congelación. La segunda sal, como el sulfato de zinc (ZnSO₄), se adhiere a la superficie del zinc, protegiéndolo de daños y corrosión. Esta distribución específica reduce la degradación del ánodo y minimiza la generación de hidrógeno inflamable, aumentando la seguridad del dispositivo (Cosmos Magazine).

Rendimiento y retos técnicos

El rendimiento de estas baterías depende de factores técnicos precisos. La movilidad iónica controlada permite tiempos de carga más rápidos, mientras que la protección del zinc previene dendritas que podrían causar cortocircuitos. La batería mantiene estabilidad sobre un rango de -40 a 40 °C, lo que requiere una tolerancia térmica considerable, dada la tendencia de los electrolitos acuosos a cristalizar a bajas temperaturas. El consumo energético se mantiene bajo y el riesgo de inflamabilidad es mínimo, gracias al carácter acuoso del electrolito. Otro detalle técnico relevante es la eficiencia volumétrica; el ánodo de zinc y la densidad energética de estas celdas alcanzan valores comparables a los de litio. Además, la química desacoplada reduce la pérdida de capacidad cuando la batería permanece sin uso, manteniendo la eficiencia de ciclo en un 91 % tras 300 ciclos a 40 °C.

Aplicaciones del nuevo electrolito

El principal producto de esta investigación son las baterías de zinc acuoso con DDSE, pensadas para almacenamiento de energía segura y asequible. Pueden implementarse en redes inteligentes y vehículos eléctricos, donde la seguridad y la sostenibilidad son prioritarias. La abundancia de zinc, combinada con la no inflamabilidad del electrolito acuoso, proporciona ventajas sobre las baterías de litio convencionales. Los investigadores planean ajustar la composición del electrolito y optimizar otros componentes para prototipos reales de alta densidad energética y larga vida útil.

Reflexiones y futuro

Este avance plantea un cambio significativo en la forma de concebir almacenamiento energético seguro y sostenible. La combinación de control iónico y protección del ánodo abre nuevas posibilidades de diseño para baterías de larga duración, capaces de operar en condiciones extremas sin comprometer seguridad. El próximo paso es aplicar esta química en sistemas comerciales, ajustando la receta para mejorar densidad energética y coste, y ampliando el rango de aplicaciones a otros dispositivos y vehículos. Además, el uso de electrolitos acuosos reduce la dependencia de litio, promoviendo una transición hacia alternativas más sostenibles y económicas. La integración en redes inteligentes podría permitir almacenamiento masivo con menor riesgo de incendio, mayor vida útil y eficiencia energética mejorada.

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