Un reciente descubrimiento realizado por investigadores de la Universidad japonesa de Tohoku y de la Universidad de California en Los Ángeles ha acercado la aguja a la realización de baterías sin metales, de alta energía y baratas, mediante el uso de una pequeña molécula orgánica, el ácido cocónico.
En un artículo publicado en Advanced Science, los investigadores explican que, a diferencia de las baterías convencionales de iones de litio, que dependen en gran medida de materiales como el cobalto y el litio, las baterías orgánicas aprovechan elementos abundantes en la naturaleza como el carbono, el hidrógeno, el nitrógeno y el oxígeno.
Además, las baterías orgánicas tienen mayor capacidad teórica que las convencionales de iones de litio porque su uso de materiales orgánicos las hace más ligeras. Sin embargo, la mayoría de las baterías orgánicas que se han presentado hasta ahora tienen un voltaje de trabajo relativamente bajo (1-3V). Esto significa que si se aumenta el voltaje de las baterías orgánicas se obtendrán baterías de mayor densidad energética.
Conscientes de ello, los grupos de la Universidad de Tohoku y de la UCLA se pusieron a estudiar el ácido crocónico y descubrieron que, cuando se utiliza como material de cátodo de baterías de iones de litio, mantiene un fuerte voltaje de trabajo de unos 4 V.
Según los científicos, el ácido cocónico tiene cinco átomos de carbono unidos entre sí en forma pentagonal, y cada uno de los carbonos está unido al oxígeno. Además, tiene una elevada capacidad teórica de 638,6 mAh/g, muy superior a la de los materiales catódicos de las baterías de iones de litio convencionales (LiCoO2 ~ 140 mAh/g).
“Investigamos el comportamiento electroquímico del ácido crocónico en el rango de alto voltaje por encima de los 3 V utilizando cálculos teóricos y experimentos electroquímicos”, dijo Hiroaki Kobayashi, coautor del estudio, en un comunicado de prensa. “Descubrimos que el ácido cocónico almacena iones de litio a unos 4 V, lo que da una densidad de energía teórica muy alta, de 1949 Wh/kg, que es mayor que la de la mayoría de las baterías de iones de litio inorgánicas y orgánicas”.
Aunque en este estudio no se alcanzó la capacidad teórica, los investigadores son optimistas en cuanto a que puede mejorarse mediante el desarrollo de electrolitos estables a alto voltaje y modificaciones químicas del ácido crocónico. Dado que la mayoría de los electrolitos no pueden soportar un voltaje de trabajo tan fuerte como el del ácido crocónico, el desarrollo de nuevos electrolitos es vital.
Noticia tomada de: MINING / Traducción libre del inglés por World Energy Trade
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