Años en la fabricación, prometedoras baterías recargables de metal-aire se dirigen al mercado

Después de años de desarrollo, una nueva tecnología de batería desde el inicio Energía fluídica se está comercializando (consulte Apostar por un avance de batería Metal-Air). Es una batería de metal-aire recargable cuya primera aplicación es reemplazar los sistemas de respaldo de baterías diésel y de plomo-ácido para torres de telecomunicaciones y para otras empresas que necesitan un suministro constante de energía. La compañía ha estado demostrando silenciosamente su batería con los clientes durante un año. En una entrevista con Revisión de tecnología del MIT , El fundador y director de tecnología de Fluidic Energy, Cody Friesen, hizo públicos los detalles sobre su producto por primera vez.

Energía celular: La caja de la derecha contiene baterías de Fluidic Energy que mantienen esta torre de telecomunicaciones en funcionamiento durante cortes de energía.

Las baterías de metal-aire tienen el potencial de almacenar más energía que las baterías de iones de litio, que ahora se utilizan en vehículos eléctricos y algunas aplicaciones de red. Según los materiales utilizados, las baterías de metal-aire también podrían ser menos costosas que las baterías de plomo-ácido, las baterías recargables más baratas y más utilizadas.

Pero si bien las baterías de metal-aire no recargables se han utilizado comercialmente durante mucho tiempo (a menudo se usan en audífonos, por ejemplo), ha sido difícil hacerlas recargables. En una batería de metal-aire, un metal como el zinc (el que se usa en el caso de la Energía Fluídica) reacciona con el oxígeno del aire para generar electricidad.

Para recargar repetidamente una batería de metal-aire, es necesario eliminar ese oxígeno y volver a formar zinc metálico. Pero el zinc metálico que queda tiende a formar estructuras porosas que ocupan mucho más espacio que el metal denso y sólido, lo que anula la ventaja de tamaño potencial de las baterías de metal-aire. Al recargarse, el zinc también puede formar estructuras en forma de raíz que provocan cortocircuitos dentro de la batería. La fabricación de un electrodo de aire de larga duración, el lugar de interacción entre la batería y el entorno exterior, también es un desafío. Las existentes están bien para baterías de un solo uso, pero no para baterías recargables que deben durar más.

Para abordar el problema de que el zinc produzca estructuras dendríticas voluminosas, Fluidic Energy utiliza aditivos químicos para garantizar que el zinc forme capas densas y uniformes. El problema es que estos aditivos tienden a evaporarse o descomponerse con el tiempo. Fluidic Energy desarrolló líquidos iónicos patentados que no se evaporan ni se descomponen con los voltajes que se observan en la batería y que, fundamentalmente, son económicos. El alto costo de los líquidos iónicos ha impedido que se utilicen en aplicaciones de baterías.

Friesen dice que la compañía también desarrolló electrodos de aire que duran de cinco a siete veces más que otros en el mercado, aunque mantiene en secreto los avances específicos que lo hicieron posible.

Las baterías resultantes son más baratas que comprar la combinación de baterías de plomo-ácido y motores diésel que se utilizan normalmente para mantener las torres de telecomunicaciones en funcionamiento durante los apagones. Y su funcionamiento cuesta mucho menos, ya que eliminan la necesidad de combustible diesel, al menos cuando las torres de telecomunicaciones están conectadas a la red. (Las baterías también se pueden usar en aplicaciones fuera de la red, donde deberían combinarse con una fuente de energía como paneles solares o un generador diésel).

Si bien las baterías parecen ser una buena solución para las torres de telecomunicaciones, podría pasar un tiempo antes de que las baterías se utilicen en los automóviles. Las baterías de metal-aire son una tecnología intrigante para los automóviles porque tienen el potencial de almacenar tres o cuatro veces más electricidad que las de iones de litio, lo que podría extender la autonomía del vehículo o hacer posible el uso de paquetes de baterías más pequeños y más baratos. No estamos ni cerca de eso, dice Friesen, aunque la tecnología almacena significativamente más energía que las baterías de plomo-ácido.

El almacenamiento en red a gran escala también podría ser un desafío. Históricamente, la eficiencia ha sido un problema con las baterías de metal-aire, que pueden desperdiciar casi la mitad de la energía almacenada en ellas. Friesen dice que Fluidic ha abordado el problema, pero por razones competitivas no daría la eficiencia específica, aparte de decir que nuestras eficiencias están mucho más allá de las de un sistema diésel y de plomo-ácido.

Al abordar el mercado de energía de respaldo, Fluidic Energy se enfrentará a un competidor difícil. GE abrió recientemente una gran fábrica en Schenectady, Nueva York, para fabricar baterías que también están diseñadas para reemplazar los generadores diésel y las baterías de plomo-ácido (consulte Novedades de GE para reforzar la red y Dentro de la nueva fábrica de baterías de GE).

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