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Una batería de magnesio, vanadio y cromo para competir con las de litio

Científicos de las Universidades de Córdoba y Xiamen (China) han fabricado una batería de magnesio que emplea vanadio y cromo para incrementar su potencial. La nueva fórmula supone un paso más en la búsqueda de alternativas a las de litio, un elemento cada vez más escaso.

Los investigadores del estudio Gregorio Ortiz (izquierda) y Saul Rubio (derecha) realizan algunas comprobaciones en el laboratorio. / Universidad de Córdoba

A nadie se le escapa que las baterías de litio han revolucionado la tecnología en las últimas décadas. Actualmente son utilizadas a escala mundial para alimentar dispositivos electrónicos, pero a pesar de ello se enfrentan a desafíos en materia de seguridad, densidad energética y disponibilidad, ya que la mayor parte de ese material se concentra en unos pocos puntos geográficos a nivel mundial.

Por esta razón, a lo largo de los últimos años, la comunidad científica se ha volcado en la búsqueda de un sustituto que permita ofrecer las ventajas del litio. El magnesio es un destacado competidor, ya que puede ofrecer el doble de capacidad por cada átomo que se inserta, es más barato y tiene menor tendencia a formar dendritas, depósitos que afectan a la vida útil de las baterías y pueden ocasionar cortocircuitos.

Esta batería de magnesio alternativa a las de litio emplea un fosfato de vanadio y cromo como cátodo para incrementar su potencial de reacción

Un grupo de investigación de la Universidad de Córdoba (UCO), en colaboración con la Universidad de Xiamen (China), ha logrado ahora desarrollar una batería alternativa de magnesio que emplea un fosfato de vanadio y cromo como cátodo para incrementar su potencial de reacción. El estudio se publica en el Journal of Materials Chemistry A.

El magnesio es uno de los elementos que ha acaparado mayor atención como candidato para las baterías futuras. Ocupa un lugar muy cercano al litio en la tabla periódica, por lo que mantiene sus buenas propiedades conductoras de la electricidad, pero a diferencia de este, es más seguro, menos propenso a sufrir fallos y, sobre todo, mucho más común: se trata del noveno elemento más abundante en la corteza terrestre y el tercero disuelto en agua de mar.

Según explica uno de los autores del trabajo, el profesor Gregorio Ortiz de la UCO, el estudio parte de una primera investigación en la que se consiguió configurar una batería híbrida de sodio y magnesio. Esta hibridación, señala el investigador, “suele generar más problemas en su aplicabilidad y tiene peor rendimiento a largo plazo”. Posteriormente, tras un tratamiento químico para eliminar el sodio, se consiguió desarrollar la pila de magnesio puro, en la que se incrementa el potencial, y por tanto, la densidad de energía.

Un potencial de 2 voltios y una densidad energética de 140 w/h

Como resultado, la nueva batería ha alcanzado un potencial medio de 2 voltios y una densidad de energía de 140 vatios por hora. Llevado a la práctica, señala Ortiz, esto significaría que “podríamos haber alcanzado casi la mitad de autonomía que tiene una de litio en un coche eléctrico, pero sin los inconvenientes que genera este material”. Eso sí, la nueva fórmula solo ha sido probada a nivel de laboratorio, por lo que habría que esperar para ver cómo se comporta a escala real.

El estudio, cuyo primer autor es el investigador Saúl Rubio, ha dado de esta forma un paso más en la carrera por incluir baterías alternativas en el mercado, pero todo apunta a que la era post litio aún tardará en llegar unos años. Para que esto ocurra, aún deben superarse algunos obstáculos como la búsqueda cátodos y de nuevos electrolitos, el material que transporta la carga de iones entre el polo positivo y negativo del depósito.

De momento, tal y como subraya el profesor Ortiz, “lo principal es entender el mecanismo de reacción y funcionamiento del magnesio”, un material que ya ha demostrado ser prometedor y que podría tener aplicabilidad en baterías para vehículos eléctricos, dispositivos móviles y sistemas de almacenamiento de energía eólica y fotovoltaica.

Referencia bibliográfica:

Exploring the high-voltage Mg2+/Na+ co-intercalation reaction of Na3VCr(PO4)3 in Mg-ion batteries. Saúl Rubio, Rui Liu, Xiangsi Liu, Pedro Lavela, José L. Tirado, Qi Li, Ziteng Liang, Gregorio F. Ortiz, Yong Yang. Journal of Materials Chemistry A. DOI: 10.1039/c9ta05608d

Fuente:
SINC
Derechos: Creative Commons
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