Batería ultrarrápida de aluminio y grafeno que mantiene sus propiedades tras 250.000 ciclos de carga

Un equipo de científicos chinos se ha propuesto arrebatar al litio el trono entre los materiales para las baterías de almacenamiento de energía. Para ello, su apuesta ha sido una combinación de grafeno y aluminio, un material que lo ha tenido difícil para competir en términos de capacidad de alta velocidad y de ciclo de vida. Al menos, hasta ahora. Y es que, con este trabajo, los expertos han desarrollado una nueva batería ultrarrápida, que mantiene sus propiedades tras 250.000 ciclos.

Según la Universidad de Zhejiang, en China, de la que ha partido esta propuesta, los resultados no tienen precedentes y posicionan al aluminio como opción para el almacenamiento de energía a considerar, también por su bajo coste. De ahí, la búsqueda incesante de alternativas que permitan sustituir los iones de litio que, por el momento, no tenían en el aluminio ninguna competencia.

El pobre desempeño catódico del aluminio se había convertido en un auténtico talón de Aquiles que se ha superado con este trabajo, que pone de relieve las potencialidades de este material. Entre otras, los expertos subrayan que sea de bajo costo y no inflamable, además de contar con una alta capacidad gracias a las propiedades de potencia redox (de reducción-oxidación).

A estos fuertes, tradicionales, se suman los que se derivan de este proyecto de investigación. Para ello, la solución propuesta por el equipo liderado por Gao Chao es un diseño 3H3C (de trihigh tricontinuous). Con esta opción lo que se ha logrado es que, de los problemas descritos en el cátodo, se pase a lo que los expertos califican de “cátodo ideal de película de grafeno”. Según explican, el modo en el que se han ensamblado los cristales líquidos de grafeno y la aplicación de forma simultánea de procesos de cocimiento a alta temperatura y de presión de gas han jugado un papel determinante en el rendimiento, la calidad, y la alta canalización de la estructura.

Gracias a esta aproximación, estas baterías de grafeno y aluminio han logrado marcas de récord. El más evidente, los 250.000 ciclos de carga soportados, y no de cualquier manera puesto que, al término de los mismos, la retención se mantenía en el 91,7%. Por otra parte, también impacta la amplitud de la horquilla de temperaturas a la que el sistema puede operar. En concreto, la innovación admite desde cuarenta grados bajo cero hasta 120 sobre cero. A esto se añaden como resultados más destacables la enorme flexibilidad de estas baterías y el hecho de que sean no inflamables.

Tras haber logrado desterrar el clásico problema del cátodo que frenaba los posibles avances de las baterías de aluminio, esta universidad, que es de las más prestigiosas de China, reubica este material en el mapa de lo posible. Pero no se queda ahí. De hecho, los expertos avanzan que la filosofía de diseño 3H3C puede aplicarse con otros materiales para extender a los mismos las mejoras del rendimiento electroquímico obtenidas con esta novedosa aproximación.