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HIGH SPECIFIC ENERGY ALUMINIUM-ION RECHARGEABLE DECENTRALIZED ELECTRICITY GENERATION SOURCES

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Una generación nueva de baterías ecológicas y eficientes de iones de aluminio

Investigadores europeos ponen en marcha un campo emergente de baterías de próxima generación, utilizando un nuevo y prometedor concepto de inserción/desintercalación de iones de aluminio.

Energía

La capacidad para almacenar energía es fundamental en la nueva generación de tecnologías destinadas a crear una sociedad más sostenible. Las baterías recargables son la opción más común, y este ámbito tecnológico se ve nutrido por un torrente innovador a escala mundial. Sin embargo, no hay muchos proyectos de investigación dedicados a la nueva tecnología de iones de aluminio, la cual podría dar lugar a una nueva generación de baterías más ecológicas y eficientes. El proyecto ALION forma parte de este empuje en pos de nuevas tecnologías de almacenamiento energético. Su equipo desarrolló electrolitos basados en líquidos iónicos —soluciones salinas líquidas a temperatura ambiente— que conducen los iones de aluminio con una estabilidad térmica y electroquímica extraordinaria. Gracias a esto es posible crear baterías sin necesidad de emplear materias primas fundamentales como el litio o el cobalto. «Estas baterías serán más baratas y sostenibles», informa Etienne Knipping, coordinador del proyecto ALION. ALION desarrolló con éxito un módulo de batería de iones de aluminio con el que demostró la gran potencia y alta ciclabilidad de esta tecnología emergente. «Estas baterías son unos candidatos interesantes para sustituir a las de plomo y ácido en aplicaciones estacionarias como los sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI), las telecomunicaciones, los sistemas de energía renovable o los apoyos de red», declara Knipping. Estas aplicaciones bien podrían ser paneles solares privados o turbinas eólicas instaladas, por ejemplo, en una casa o en edificios de otra índole. ALION abarcó la cadena de producción al completo, esto es, obtención de materiales, fabricantes de componentes, ensambladores de baterías y equipos de validación tecnológica en sistemas de microrred específicos que incluyan una fuente de energía renovable como la solar o la eólica. «El objetivo final de este proyecto es validar un módulo de batería de iones de aluminio en un entorno pertinente con una potencia específica de 500 W/kg, un voltaje de 48 V y con 3 000 ciclos de vida», detalla Knipping.

Energía a través de la difusión

Para crear los nuevos sistemas de batería, ALION se valió de un mecanismo de «mecedora» mediante el que se insertan y extraen iones que se difunden de un electrodo a otro a fin de consumir y recargar la batería respectivamente. La tecnología resultante es más barata y segura, rinde más y resulta más fiable en comparación con otros sistemas actuales de almacenamiento de energía como las centrales hidroeléctricas reversibles y las baterías de iones de litio. «La batería de iones de aluminio muestra varias ventajas en comparación con los productos ya en el mercado, a saber, no contiene materias primas fundamentales, y es enormemente segura ya que los procesos se valen del agua y se fabrica con materiales no inflamables», informa Knipping. No obstante, el proceso no estuvo exento de complicaciones, como la corrosividad del electrolito, que impidió emplear procesos de fabricación tradicionales, lo que supuso que sus responsables se dedicaran al desarrollo de una batería de alto rendimiento menos corrosiva basada en el electrolito iónico líquido.

Conjunto de baterías

En las pruebas de laboratorio, las celdas mostraron potencias altas de hasta 369 kW/kg, y una ciclabilidad (durabilidad) del orden del medio millón de ciclos por batería. Otro gran logro del proyecto fue el montaje de conjunto de baterías impresas en 3D. «Estos conjuntos son los mayores jamás desarrollados con celdas de iones de aluminio. Es un gran paso adelante para esta tecnología prometedora», asevera Knipping. El proyecto finalizó en mayo de 2019. Varios socios del consorcio de ALION trabajan todavía en la tecnología y buscan nuevos fondos para mejorarla aún más. Entre las labores a desarrollar se incluyen más pruebas en entornos pertinentes y dar con un modo de aumentar su capacidad.

Palabras clave

ALION, aluminio, batería, almacenamiento, ecológico, capacidad, tecnología

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