Una batería hecha de zinc y lignina que puede usarse más de 8000 veces. Esto ha sido desarrollado por investigadores de la Universidad de Linköping con la visión de proporcionar una solución de batería económica y sostenible para países donde el acceso a la electricidad es limitado. El estudio ha sido publicado en la revista Energy & Environmental Materials.
Reverant Crispin y Ziyauddin Khan, investigadores del Laboratorio de Electrónica Orgánica. Crédito de la imagen: Thor Balkhed/Universidad de Linköping
“Los paneles solares se han vuelto relativamente económicos y muchas personas en países de bajos ingresos los han adoptado. Sin embargo, cerca del ecuador, el sol se pone alrededor de las 6 de la tarde, dejando a los hogares y empresas sin electricidad. La esperanza es que esta tecnología de baterías, incluso con un rendimiento inferior al de las costosas baterías de iones de litio, eventualmente ofrezca una solución para estas situaciones”, afirma Reverant Crispin, profesor de electrónica orgánica en la Universidad de Linköping.
Su grupo de investigación en el Laboratorio de Electrónica Orgánica, junto con investigadores de la Universidad de Karlstad y Chalmers, ha desarrollado una batería basada en zinc y lignina, dos materiales rentables y respetuosos con el medio ambiente. En términos de densidad de energía, es comparable a las baterías de plomo-ácido, pero sin plomo, que es tóxico.
Batería estable
La batería es estable, ya que se puede utilizar durante 8000 ciclos manteniendo aproximadamente el 80% de su rendimiento. Además, la batería retiene su carga durante aproximadamente una semana, mucho más que otras baterías similares a base de zinc que se descargan en tan solo unas pocas horas.
Aunque las baterías a base de zinc ya están en el mercado, principalmente como baterías no recargables, se prevé que complementarán y, en algunos casos, reemplazarán a las baterías de iones de litio a largo plazo cuando se introduzca adecuadamente la característica de recargabilidad.
“Si bien las baterías de iones de litio son útiles cuando se manejan correctamente, pueden ser explosivas, difíciles de reciclar y problemáticas en términos ambientales y de derechos humanos cuando se extraen elementos específicos como el cobalto. Por lo tanto, nuestra batería sostenible ofrece una alternativa prometedora donde la densidad de energía no es crítica”, afirma Ziyauddin Khan, investigador del Laboratorio de Electrónica Orgánica de LiU.
Barato y reciclable
El problema con las baterías de zinc ha sido principalmente la mala durabilidad debido a que el zinc reacciona con el agua en la solución electrolítica de la batería. Esta reacción conduce a la generación de gas hidrógeno y al crecimiento dendrítico del zinc, lo que hace que la batería sea esencialmente inutilizable.
Para estabilizar el zinc, se utiliza una sustancia llamada electrolito de sal de agua en polímero a base de poliacrilato de potasio (WiPSE). Lo que ahora han demostrado los investigadores de Linköping es que cuando se utiliza WiPSE en una batería que contiene zinc y lignina, la estabilidad es muy alta.
“Tanto el zinc como la lignina son muy baratos y la batería es fácilmente reciclable. Y si se calcula el coste por ciclo de uso, se convierte en una batería extremadamente barata en comparación con las baterías de iones de litio”, afirma Ziyauddin Khan.
Escalable
Actualmente, las baterías desarrolladas en laboratorio son de tamaño pequeño. Sin embargo, los investigadores creen que pueden crear baterías grandes, aproximadamente del tamaño de una batería de automóvil, gracias a la abundancia de lignina y zinc a bajo costo. Sin embargo, la producción en masa requeriría la participación de una empresa.
Reverant Crispin afirma que la posición de Suecia como país innovador le permite ayudar a otras naciones a adoptar alternativas más sostenibles.
“Podemos considerar que es nuestro deber ayudar a los países de bajos ingresos a evitar cometer los mismos errores que nosotros. Cuando construyen su infraestructura, necesitan comenzar con tecnología verde de inmediato. Si se introduce tecnología insostenible, miles de millones de personas la utilizarán, lo que provocará una catástrofe climática”, afirma el Reverant Crispin.
La investigación fue financiada principalmente por la Fundación Knut y Alice Wallenberg a través del Centro de Ciencias de la Madera Wallenberg, el Consejo Sueco de Investigación, Åforsk, el área de investigación estratégica del gobierno sueco sobre materiales funcionales avanzados (AFM) en la Universidad de Linköping, y Vinnova a través de Fun-Mat II. . La colaboración a largo plazo con Ligna Energy AB dentro del centro SESBC está financiada por la Agencia Sueca de Energía.
Artículo: Electrolito de sal de agua en polímero para batería acuosa recargable de lignina y zinc de larga duraciónDivyaratan Kumar, Leandro R. Franco, Nicole Abdou, Rui Shu, Anna Martinelli, C. Moses Araujo, Johannes Gladisch, Victor Gueskine, Reverendo Crispin y Ziyauddin Khan; Materiales energéticos y medioambientales 2024publicado en línea el 7 de mayo de 2024. DOI: 10.1002/eem2.12752
Escrito por Anders Törneholm
Fuente: Universidad de Linköping
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Publicado anteriormente en The European Times.
