La batería de magnesio podría convertirse en el futuro de la movilidad eléctrica, al menos esa es la conclusión que sacan en un reciente estudio emitido por la Universidad de Hong Kong (HKU) tras un estudio dirigido por el profesor Dennis YC Leung del Departamento de Ingeniería Mecánica.
¿Es algo realmente novedoso el intentar hacer uso del magnesio para la fabricación de baterías destinadas al sector automotriz? Pues a decir verdad, no. De hecho, en nuestro país se llevaron a cabo varios estudios a este respecto hace nada menos que 20 años, en los que ya se hablaba de que “las baterías de magnesio serían más ligeras, más limpias y, sobre todo, más baratas”.
Hoy, dos décadas después de aquello, se aborda el tema de una manera bien distinta, pero sobre todo haciendo uso de nuevos métodos de desarrollo cada vez más avanzados. Es por ello que el reciente estudio promete una alternativa sostenible, segura y de alta densidad energética a las baterías de iones de litio convencionales.
Además, lo hace “abordando las limitaciones de la escasez de materiales y los problemas de seguridad.” Sin embargo, hace relativamente poco pudimos ver como la conocida como “crisis de los microchips” hizo tambalearse la industria del motor por la escasez de las exportaciones de magnesio desde China.
Recordemos que el 95% de este valioso metal llega a Europa desde el gigante asiático. Quizás este sea el motivo por el que desde China se está trabajando en nuevas tecnologías relacionadas con la movilidad eléctrica en forma de batería de magnesio.
Resultados del estudio de la HKU sobre la batería de magnesio
Volviendo a los recientes avances llevados a cabo desde la HKU estos se han encontrado con diversas dificultades a la hora de lograr la eficiencia deseada en su nueva batería de magnesio. Entre ellas, la de superar la estrecha ventana electroquímica en los sistemas acuosos o a base de agua, y la mala conductividad iónica en los sistemas no acuosos.
Para abordar estos obstáculos, el equipo del profesor Leung desarrolló una batería de iones de magnesio de agua en sal con un voltaje de funcionamiento superior a 2 V. Sin embargo, todavía está por detrás de sus contrapartes no acuosas debido al predominio del protón sobre el almacenamiento de iones de magnesio en el cátodo.
Sarah Leong, estudiante de doctorado en el equipo del profesor Leung y primera autora del estudio, comentaba: “Los iones de hidrógeno, o protones, son más pequeños y ligeros en comparación con los iones metálicos. Debido a su tamaño, los protones pueden penetrar fácilmente en la estructura catódica de la batería.”
Y continua: “Sin embargo, esto crea un problema porque los protones y los iones de Mg compiten por el espacio, lo que limita severamente la cantidad de energía que la batería puede almacenar y su duración.”
Sin embargo, tras un arduo trabajo de investigación han logrado la introducción de la batería de iones de magnesio de estado cuasi sólido (QSMB), un diseño de batería innovador que utiliza un electrolito mejorado con polímero para controlar la competencia entre protones e iones metálicos.
Esto se traduce en un voltaje de 2,4 V y una densidad de energía de 264 W·h kg⁻¹, superando el rendimiento de las baterías de iones de magnesio actuales y casi igualando el rendimiento de las baterías de iones de litio.
El profesor Leung destacó: “Nuestra batería de magnesio de estado casi sólido combina lo mejor de ambos mundos, ofreciendo el alto voltaje de los sistemas no acuosos y la seguridad y rentabilidad de los sistemas acuosos. Representa un gran paso adelante en el desarrollo de baterías de iones de magnesio de alto rendimiento.”
Para someter el QSMB a la prueba definitiva, el equipo de investigación realizó diferentes ensayos de prueba, incluso en condiciones extremas de temperaturas bajo cero (-22°C). En este punto, la batería de magnesio conservó un 90% de su capacidad después de 900 ciclos.
La batería tampoco es inflamable y resistente a presiones superiores a 40 Bares. Este nivel de durabilidad y rendimiento convierte a la batería de magnesio en un candidato prometedor para la electrónica de consumo, incluso en climas más fríos.
El Dr. Wending Pan, profesor asistente de investigación en el equipo del profesor Leung, cree que la tecnología desarrollada sobre la batería de magnesio tiene el potencial de remodelar el panorama del almacenamiento de energía y alimentar nuestro mundo de manera sostenible.
Dijo: “La estrategia avanzada de desarrollo de electrolitos presentada en nuestra investigación tiene potencial más allá de las baterías de iones de magnesio, extendiéndose a otras baterías de iones metálicos multivalentes, como las de iones de zinc y de aluminio.”
Y concluye: “Creemos que este estudio allanará el camino para la próxima generación de soluciones de almacenamiento de energía que no solo son eficientes sino también respetuosas con el medio ambiente.”
