Batería de zinc fluido mantiene 81% de capacidad tras 5,500 ciclos de carga

Un nuevo avance en la tecnología de almacenamiento de energía ha sido reportado por un equipo de investigadores que han desarrollado una batería de zinc en forma de suspensión, la cual ha logrado retener el 81% de su capacidad inicial tras realizar 5,500 ciclos de carga y descarga. Este dispositivo, que pertenece a la categoría de baterías de flujo, utiliza una mezcla basada en zinc como material activo, diseñado específicamente para aplicaciones que requieren almacenamiento energético a largo plazo.

Los resultados obtenidos son significativos para el desarrollo de sistemas de almacenamiento que apoyen las redes energéticas renovables. A diferencia de las baterías estándar de iones de litio, comúnmente utilizadas en dispositivos electrónicos y vehículos eléctricos, este sistema basado en zinc está destinado a un almacenamiento estacionario que debe funcionar con fiabilidad durante muchos años. Aunque las baterías de iones de litio son actualmente el estándar en tecnología de baterías, existen preocupaciones sobre su seguridad y longevidad para implementaciones a gran escala.

Mecanismo de funcionamiento

La batería funciona mediante un slurry (suspensión) de zinc que fluye a través de la celda electroquímica durante su operación. Según el equipo investigador, este diseño desacopla la capacidad energética del rendimiento eléctrico, permitiendo así duraciones más largas simplemente aumentando el volumen del slurry. En contraste con las baterías convencionales de electrodos sólidos, donde energía y potencia están acopladas, este enfoque ofrece mayor flexibilidad.

A lo largo de décadas, se han explorado diversas químicas basadas en zinc. Otros desarrolladores, especialmente en Estados Unidos, están enfocándose en baterías zinc-aire recargables mecánicamente para vehículos eléctricos, utilizando partículas de zinc como combustible. En el diseño del slurry fluido, el material del ánodo circula por la celda, lo que permite una recarga continua sin necesidad de reemplazar el zinc. La reacción del cátodo en solución alcalina se basa en la reducción del oxígeno, un proceso ampliamente estudiado para sistemas zinc-aire. Además, esta arquitectura fluida ayuda a mitigar problemas de pasivación —la formación de películas en superficies electroquímicamente activas que pueden acortar la vida útil de la batería—.

Importancia para el almacenamiento en red

El almacenamiento energético a largo plazo es considerado fundamental para integrar fuentes renovables variables como la solar y eólica. Analistas señalan que la intermitencia asociada a estas fuentes —como la noche o condiciones meteorológicas adversas— requiere tecnologías capaces de almacenar energía sobrante para su uso posterior. La batería de slurry basada en zinc está siendo desarrollada para proporcionar duraciones de descarga superiores a ocho horas a un costo inferior al de las alternativas basadas en iones de litio.

En comparación con las baterías de iones de litio, los sistemas basados en zinc ofrecen ventajas significativas en términos de seguridad y disponibilidad de materias primas. El zinc es abundante y económico; además, los electrolitos a base de agua reducen el riesgo de incendios. Investigadores han observado que la creciente demanda global por tecnologías verdes ha incrementado la necesidad por metales críticos como el aluminio y níquel, mientras que el zinc sigue siendo ampliamente accesible. Esto podría hacer que las baterías basadas en zinc sean más resilientes ante interrupciones en el suministro.

Pruebas y resultados

La batería fue sometida a ciclos prolongados bajo condiciones controladas en laboratorio. Tras completar 5,500 ciclos completos, el dispositivo mantuvo el 81% de su capacidad original. Este nivel de durabilidad es comparable o superior al registrado por muchas químicas basadas en iones de litio bajo condiciones similares; sin embargo, los protocolos exactos varían.

Las pruebas se llevaron a cabo durante varios meses, monitoreando parámetros como capacidad de descarga, eficiencia total y tasas de degradación. La capacidad retenida indica que el diseño del slurry fluido resiste la pérdida gradual del material activo que frecuentemente limita la vida útil del ciclo. La pasivación y formación de películas son modos comunes fallos en las baterías; no obstante, este sistema parece mitigar estos efectos.

Perspectivas futuras

Se planea continuar investigando para escalar esta tecnología desde celdas laboratoriales hasta sistemas piloto comerciales. Para su implementación comercial será necesario reducir costos y validar su fiabilidad a largo plazo bajo condiciones reales dentro del sistema eléctrico. Los investigadores expresaron un optimismo cauteloso respecto al futuro desarrollo tecnológico.

La industria más amplia dedicada a las baterías está invirtiendo fuertemente en nuevas químicas. Empresas como BYD están investigando ánodos hechos con estaño para celdas basadas en sodio-ión, lo que refleja un fuerte interés por alternativas al litio. De manera similar, los avances en materiales catódicos para baterías sodio-ión buscan mejorar tanto la capacidad como la vida útil del ciclo. Aunque aún se encuentra en desarrollo, la batería basada en slurry fluido representa uno entre varios enfoques capaces abordar la necesidad urgente por soluciones seguras y asequibles para almacenamiento energético prolongado.

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