Investigadores de la Universidad Estatal de Oregón, EEUU, podrían dar al traste un dogma científico que existe desde hace décadas, al demostrar que el potasio puede combinarse con grafito y crear una batería de iones de potasio. Este descubrimiento supone un desafío y una alternativa sostenible a la ya muy extendida batería de iones de litio, por ser más ecológica y barata.
Las baterías de litio son omnipresentes en los dispositivos en todo el mundo, desde teléfonos móviles hasta ordenadores portátiles o coches eléctricos. Pero podría ser que un nuevo tipo de batería basado en materiales mucho más abundantes en la Tierra y además menos costosos las sustituyeran.
Batería de iones
Se ha demostrado que es posible crear una batería de iones de potasio. La última vez de esta posibilidad se remonta a los años de la Gran Depresión, en la década de 1930, cuando Herbert Hoover era presidente y Charles Lindbergh se convirtió en la gran noticia del año (1932) al cruzar el océano Atlántico en un vuelo sin escalas.
“Durante décadas, la gente ha asumido que el potasio no funcionaba con grafito o con otros ánodos de carbón en una batería”, ha explicado Xiulei (David) Ji, el autor principal del estudio y profesor asistente de Química de la Facultad de Ciencias de la Universidad Estatal de Oregon (OSU), pero “esa suposición es incorrecta. Es realmente sorprendente que nadie haya dicho nada sobre este tema durante 83 años”.
La Revista de la Sociedad Química de Estados Unidos publicó los resultados de este descubrimiento, apoyado por el Departamento de Energía del país, y realizado en colaboración con los investigadores Zelang Jian y Wei Luo de la OSU. Está pendiente de aprobarse una patente para esta nueva tecnología.
Los hallazgos son de gran importancia, dicen los investigadores, porque abren nuevas alternativas a los materiales para producir baterías que funcionen con grafito y, ahora además, a un bajo coste como los depósitos de alta energía de los electrones. El litio hace eso, ya que el portador de carga cuyos iones migran hacia el grafito crea una corriente eléctrica.
Litio vs. Potasio
Aunque el litio tiene una gran capacidad para trabajar bien con un ánodo de carbono, sin embargo, es bastante raro, ya que se encuentra en sólo el 0,0017%, en peso, de la corteza terrestre. Debido a que es relativamente caro, y es difícil de reciclar, los investigadores deben duplicar su rendimiento con materiales disponibles menos costosos y más fáciles de conseguir, tales como el sodio, el magnesio o el potasio.
“Los problemas relacionados con los costes del litio son suficientes importantes para que realmente no se pueda ganar mucho en economías de escala”, ha explicado Ji. “Con la mayoría de los productos, como se hace una gran cantidad, el coste disminuye. Con el litio lo contrario, y puede ocurrir que en un futuro próximo sea justo al contrario, cada vez más caro. Así que tenemos que encontrar alternativas”.
Esa alternativa, dijo, puede ser el potasio, que es 880 veces más abundante en la corteza terrestre que el litio. Los nuevos resultados muestran que se puede trabajar de manera efectiva con grafito o carbono suave en el ánodo de una batería electroquímica. En este momento, las baterías realizadas con esta tecnología no tienen un rendimiento igual al de las baterías de iones de litio, pero las mejoras en el futuro deberían reducir esa brecha.
“Puedo decir con seguridad que la densidad de energía de una batería de iones de potasio no puede exceder a la de las baterías de iones de litio”, ha dicho. “Pero pueden proporcionar una larga vida de funcionamiento, una alta densidad de potencia, un coste mucho más bajo, y estar listas para aventajarse de los procesos de fabricación existentes de materiales de ánodos de carbono”.
El futuro está en el almacenamiento de energía eléctrica en baterías. Es y será esencial no sólo para los productos de consumo, como teléfonos móviles y ordenadores, sino también en el transporte, en el respaldo de energía de la industria, el almacenamiento de las redes inteligentes, y por el mayor uso de las energías renovables.
