Un equipo de investigadores en China acaba de desvelar un nuevo diseño de batería de sodio y azufre que podría cambiar fundamentalmente las matemáticas sobre el almacenamiento de energía. Al apoyarse en la misma química que históricamente ha hecho que el azufre sea un dolor de cabeza para los ingenieros, han logrado construir una célula increíblemente barata de fabricar pero que aún así tiene un enorme impacto energético.
El diseño, que actualmente se está probando en el laboratorio, utiliza ingredientes muy baratos: azufre, sodio, aluminio y un electrolito a base de cloro. En las primeras pruebas, la batería alcanzó densidades energéticas superiores a 2.000 vatios-hora por kilogramo, cifra que supera con creces a las baterías de iones de sodio actuales e incluso da competencia a las pilas de litio de primera gama.
El azufre siempre ha sido la «ballena blanca» de la tecnología de baterías porque, en teoría, puede contener muchísima energía
¿El problema? En las baterías estándar de litio-azufre, el azufre tiende a crear subproductos químicos sucios que ensucian la estructura y arruinan la vida útil de la batería. Este nuevo enfoque da la vuelta al guion. En lugar de forzar al azufre a aceptar electrones, los investigadores establecieron un sistema en el que el azufre realmente los dona.
Funciona así: la batería utiliza un cátodo de azufre puro y un simple trozo de papel de aluminio como ánodo. La salsa secreta es el electrolito, que es una sopa de cloruro de aluminio, sales de sodio y cloro. Cuando descargas la batería, los átomos de azufre en el cátodo ceden electrones y reaccionan con el cloro para formar cloruros de azufre. Mientras tanto, los iones de sodio capturan esos electrones y se placan sobre el papel de aluminio.
Esta danza química evita los problemas de degradación que suelen afectar a las baterías de azufre. Una capa porosa de carbono mantiene contenida la materia reactiva, y un separador de fibra de vidrio evita que todo el sistema se haga un cortocircuito. Es una reacción compleja, pero el equipo demostró que funciona de forma fluida y reversible.
Las estadísticas de durabilidad aquí son impresionantes
Las células de prueba sobrevivieron a 1.400 ciclos de carga-descarga antes de empezar a perder una capacidad significativa. Aún más sorprendente es la vida útil: tras más de un año sin tocar, la batería seguía manteniendo el 95 por ciento de su carga. Eso es muy importante para proyectos de almacenamiento a largo plazo, donde las baterías pueden estar inactivas durante semanas o meses.
Pero el verdadero factor disruptivo es el precio. Basándose en el coste de las materias primas, los investigadores estiman que esta batería podría costar aproximadamente 5 dólares por kilovatio-hora. Para ponerlo en perspectiva, eso es menos de una décima parte del coste de muchas baterías de sodio actuales y miles más barato que el ion de litio. Si consiguen producirla en masa, podría hacer que almacenar energía renovable en la red sea muy barato.
Por supuesto, hay un inconveniente. El electrolito rico en cloro que utilizan es corrosivo y difícil de manejar de forma segura. Además, estos números provienen de pruebas de laboratorio basadas en el peso de los materiales activos, no de una célula comercial completamente envasada. Pasar de un vaso de precipitados a una planta de fábrica va a ser un gran obstáculo de ingeniería.
Aun así, esta investigación es una llamada de atención fuerte. Demuestra que cuando materiales estándar como el litio se vuelven demasiado caros o escasos, ser creativo con una química «poco convencional» puede abrir puertas que ni siquiera sabíamos que existían.
