Así funciona la innovadora batería que desafía al litio: más durabilidad y menos complicaciones

Un equipo de la FAMU-FSU College of Engineering, la escuela conjunta de ingeniería de la Florida A&M University y la Florida State University, ha anunciado el desarrollo de una batería recargable de zinc-ión basada en agua que promete transformar el almacenamiento energético a gran escala y en entornos domésticos, al combinar seguridad mejorada, procesos de fabricación simplificados y materiales de bajo costo.

Este avance representa una alternativa viable a las baterías de litio convencionales, cuyo uso masivo se ha visto limitado por riesgos de sobrecalentamiento y el impacto ambiental, según informó el portal tecnológico TechXplore.

Los resultados, publicados en la revista especializada ACS Omega, muestran que la nueva batería mantiene su capacidad tras superar 900 ciclos de carga y descarga rápida. Según los investigadores, este nivel de resistencia posiciona al dispositivo como una opción para el respaldo energético tanto en instalaciones de red eléctrica, sistemas domésticos y grandes sistemas de respaldo.

Petru Andrei, profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Computacional y líder del proyecto, afirmó que “el futuro de esta tecnología es el almacenamiento energético seguro y de bajo costo”, de acuerdo con el portal.

Desafíos técnicos y soluciones recientes en baterías de zinc-ión

Las baterías de ión de zinc acuosas —conocidas como AZIBs— han atraído interés por su bajo costo y menor impacto ambiental. Sin embargo, dificultades técnicas como el crecimiento de dendritas, una manufactura compleja y la limitada estabilidad a largo plazo han restringido su uso. Las dendritas son diminutas formaciones metálicas que, al desarrollarse durante la carga, pueden atravesar las barreras internas de la batería y provocar cortocircuitos o fallos.

La solución propuesta por el grupo de la FAMU-FSU aborda esta problemática mediante la integración de un electrolito a base de hidrogel y la electrodeposición de dióxido de manganeso, lo que permite sintetizar una pieza clave directamente dentro de la celda en vez de fabricarla aparte e insertarla después.

Andrei detalló que la clave está en que “todo el proceso se realiza en agua”, utilizando un hidrogel no inflamable, el cual estabiliza y elimina las dendritas. Añadió que la “fabricación es más sencilla y, sobre todo, más segura”, ya que estas estructuras metálicas son una de las causas principales de fallos en baterías. El hidrogel, compuesto por alcohol polivinílico y nanofibras derivadas de Kevlar —el mismo material que se utiliza en chalecos antibalas—, forma una red flexible y resistente capaz de retener el electrolito y bloquear físicamente la formación de dendritas de zinc.

Ventajas del proceso y aplicaciones en almacenamiento energético

A diferencia de la manufactura tradicional, que requiere mezcla de polvos, disolventes peligrosos y procesos de secado que demandan numerosas etapas de control de calidad, la tecnología desarrollada elimina por completo el paso de la mezcla en lodo y el secado. Esta modificación reduce la necesidad de equipamiento y simplifica la supervisión en las líneas de montaje. Según el profesor y líder del proyecto: “No precisa etapas de mezcla ni secado, encaja naturalmente en las líneas de producción industrial”.

La particularidad de este método radica en que permite una fabricación más rápida y menos dependiente de sustancias inflamables o equipos costosos, lo que aumenta la viabilidad de producción a gran escala. Para los sistemas de almacenamiento de energía en red, donde la confiabilidad y el bajo costo son prioritarios sobre la densidad energética, la nueva solución ofrece estabilidad tras cientos de ciclos y mantiene el rendimiento en condiciones exigentes.

El desarrollo también podría presentar ventajas en el ámbito de la electrónica flexible y los dispositivos médicos portátiles, sectores donde la inflamabilidad de las baterías tradicionales supone un riesgo considerable, según concluyó el equipo liderado por Andrei y el doctorando Peng Wang.