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Baterías de aluminio-azufre-sales fundidas: el MIT firma una revolución

agosto 28, 2022

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Si no viniera del MIT en Boston (leer), el anuncio de nuevas baterías de sales de azufre de aluminio fundido de bajo costo, seguras, sostenibles y de alto rendimiento podría parecer uno de los muchos descubrimientos asombrosos destinados a permanecer confinados en los laboratorios. .

Pero el Instituto Tecnológico de Massachusetts es uno de los templos mundiales de la investigación y apenas tira chismes. Entonces, la nueva química para el almacenamiento de energía desarrollada en colaboración con un grupo de universidades estadounidenses y chinas tiene lo que se necesita para suplantar a la clásica de iones de litio. No directamente a bordo de los presuntos vehículos eléctricos, sino para la acumulación para dar soporte a las infraestructuras de recarga, tanto domésticas como públicas.

Tres materiales abundantes y sostenibles

La principal ventaja es que los tres componentes principales de la batería son todos materiales muy abundantes en la Tierra, disponibles en todos los continentes y, por lo tanto, no requieren una cadena de suministro global.
baterías de sales fundidas de aluminio y azufre
Tres vasos de chupito sobre una mesa sostienen (de izquierda a derecha) diminutas cuentas de aluminio plateado, un líquido de color marrón anaranjado y cristales de sal blanca. Foto: Rebecca Miller

La nueva arquitectura de la batería, que utiliza aluminio y azufre como materiales para sus dos electrodos, con un electrolito salino fundido separándolos, se describe en la revista. Naturaleza en un artículo del profesor donald sadoway del MIT, junto con otros 15 investigadores del MIT y en China, Canadá, Kentucky y Tennessee.

Quería encontrar algo que fuera mejor, mucho mejor que las baterías de iones de litio para el almacenamiento estacionario a pequeña escala y, en última instancia, para usos automotrices.Explica Sadoway, quien es John F. Elliott Profesor Emérito de Química de Materiales.

¿El costo? Una sexta parte de los iones de litio

L’aluminio es el segundo metal más abundante después del hierro. los azufre es el más barato de los no metales y es el principal producto de desecho en la refinación del petróleo. En cuanto al electrolito, excluyendo los líquidos orgánicos volátiles e inflamables, el equipo de investigación se centró en sales fundidas que tienen puntos de fusión relativamente bajos, cercanos al punto de ebullición del agua y no requieren medidas especiales de aislamiento y anticorrosión. “Los ingredientes son baratos y la cosa es segura: no se puede quemardice Sadway. los costo esperado por celda se reduce así a alrededor de un sexto que la de las celdas de iones de litio comparables.

Sales fundidas, el electrolito perfecto

baterías de aluminio-azufre-sales fundidas
donald sadoway

En pruebas de laboratorio, el equipo descubrió que las baterías de sales fundidas de aluminio y azufre pueden soportar cientos de ciclos de carga sin degradar. los sal de cloro-aluminato utilizado, que tiene un punto de fusión de 110 grados centígrados, evita la formación de dendritas, las finas puntas de metal que se acumulan en un electrodo y eventualmente se expanden para hacer contacto con el otro electrodo, provocando un cortocircuito. Además el velocidad de carga una vez que se alcanza el punto de fusión, aumenta exponencialmente: más de 25 veces que a temperatura ambiente de 25 grados. “Experimentamos con velocidades de carga muy altas, cargando en menos de un minuto, y nunca perdimos celdas debido al cortocircuito de las dendritas.dice Sadway.

La batería desarrollada por el equipo no requiere una fuente de calor externa para mantener su temperatura de funcionamiento. los el calor se produce naturalmente electroquímicamente de la carga y descarga de la batería. “Cuando cargas, generas calor y esto evita que la sal se congele. Y luego, cuando lo descargas, también genera calor.Agrega Sadoway.

La aplicación: estaciones de carga con almacenamiento

Esta nueva química de batería sería ideal para instalaciones fijas de almacenamiento ciclo diario en viviendas individuales equipadas con paneles fotovoltaicos, y necesidades de almacenamiento del orden de unas pocas decenas de kilovatios hora.

La pequeña escala de las baterías de sales fundidas de aluminio y azufre también las haría prácticas para usos como estaciones de carga para vehículos eléctricosdice Sadoway. Esto permitiría recargar muchos vehículos eléctricos al mismo tiempo sin sobrecargar la red con una demanda de energía instantánea. Tener un sistema de batería para almacenar energía y luego liberarla rápidamente cuando sea necesario podría eliminar la necesidad de instalar costosas líneas eléctricas nuevas para servir a estos cargadores.

Vamos, una start up para hacerlos realidad

La nueva tecnología ya es la base para una nueva empresa spin-off llamada Avanti, que licenció las patentes del sistema, cofundado por Sadoway y Luis Ortiz. “La primera orden del día de la empresa es demostrar que trabaja a gran escaladice Sadoway, y luego lo sometió a una serie de pruebas de estrés, incluida la ejecución de cientos de ciclos de carga. La compañía también ha desarrollado uno nuevo. programa de gestiontambién ideado por el profesor Sadoway y su equipo de investigadores, denominado Sadoway Power y que permite aprovechar al máximo las características de este tipo de baterías.

El equipo de investigación incluye miembros de la Universidad de Pekín, la Universidad de Yunnan y la Universidad Tecnológica de Wuhan, China; la Universidad de Louisville, Kentucky; la Universidad de Waterloo, Canadá; Laboratorio Nacional de Oak Ridge, Tennessee; y MIT. El trabajo fue apoyado por la Iniciativa Energética del MIT, el Centro Deshpande para la Innovación Tecnológica del MIT y el grupo ENN.

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