Líquidos iónicos ¿La solución de la movilidad eléctrica?

Varios investigadores están experimentando con algunas ideas que podrían hacer que las baterías fueran mucho mejores de lo que son hoy en día, algo que podría conducir a coches eléctricos más asequibles y formas más baratas de almacenar energía renovable de forma que permitiera una mayor penetración de las renovables sin provocar por ello situaciones potenciales de indisponibilidad de la red.

Los conceptos que se están desarrollando parten de la renovación de las baterías desde su componente más básico: sustituir los electrolitos iónicos por líquidos iónicos que mejores las cualidades de las baterías y aumenten sus aplicaciones.



Desde la compañía con sede en Colorado, Boulder Ionics, se está desarrollando un tipo de electrolito que permitiría crear baterías de alto rendimiento. Su electrolito, hecho a partir de líquidos iónicos (sales fundidas por debajo de 100 ⁰C) puede funcionar a voltajes y temperaturas elevadas, no es inflamable y no se evapora. Normalmente, la producción de líquidos iónicos resulta cara, pero Boulder Ionics está desarrollando un proceso de fabricación más barato.

El reemplazo de electrolitos iónicos convencionales por líquidos iónicos podría duplicar la capacidad de almacenamiento de energía de los supercondensadores ya que les permitiría cargarse a voltajes más altos. Para hacernos una idea esto posibilitaría sustituir la batería de arranque de un coche por una batería del tamaño de una linterna.
Electrolitos iónicos, líquido iónicos ¿Qué es lo que lleva la batería de mi móvil?

Las baterías de ión-Litio como todas las baterías estancas y que no requieren de mantenimiento son baterías secas. Es decir, el electrolito se presenta de forma sólida o de pasta en vez de ser líquido como en las baterías de plomo ácido tan usadas anteriormente o las baterías típicas usadas en automoción.

Actualmente las baterías de ion-litio son las más utilizadas en dispositivos móviles como teléfonos y portátiles. Además, dada su buena relación capacidad-peso se están convirtiendo en una buena opción a considerar en la movilidad eléctrica por carretera. Vehículos de las marcas Renault o Toyota las usan en sus coches enchufables e híbridos.

A día de hoy, con las necesidades de autonomía de los coches eléctricos y la integración de soluciones de almacenamiento en el sistema eléctrico se nos hacen insuficientes este tipo de baterías debido a su baja densidad energética y peso por kWh almacenado.
¿No habíamos abandonado las baterías líquidas?

Es cierto que la tendencia en el desarrollo de las baterías ha sido ir abandonando paulatinamente las baterías líquidas por los problemas que presentan: necesidad de mantenimiento y residuos difíciles de eliminar que han de ser gestionados correctamente. Sin embargo, la aplicación de estas baterías líquidas sería “profesional”, es decir, serían gestionadas por personas cualificadas en sus aplicaciones para la red eléctrica y en automoción donde, no olvidemos, seguimos usando baterías líquidas y su mala gestión está penada.
¿Qué aportan los líquidos iónicos?

Los electrolitos también podrían ayudar a mejorar la capacidad de almacenamiento de las baterías de ión-litio, utilizadas en vehículos eléctricos y teléfonos móviles. Además, podrían ayudar a crear baterías recargables de metal-aire que fueran prácticas. En teoría, las de este tipo almacenarían 10 veces más energía que las de ión-litio convencionales.

El proceso diseñado por la compañía podría crear líquidos iónicos que -en las baterías creadas con dichos líquidos- fueran más baratos por watio-hora de almacenamiento de energía que los electrolitos convencionales.

La empresa está reduciendo el coste de producción principalmente de dos maneras. En primer lugar, ha pasado de un proceso por lotes a uno continuo. Esto resulta mucho más rápido, ya que se tarda seis minutos en crear un electrolito de líquido iónico, en comparación con los tres días de un proceso convencional, y permite a la compañía producir más material con un determinado tamaño de equipamiento, lo que reduce los costes de capital. En lugar de construir una gran planta química, sería posible crear suficiente líquido iónico para 100.000 coches eléctricos en un espacio del tamaño de una sala de estar.
Aplicaciones del los líquidos iónicos

Los líquidos iónicos tienen especial potencial porque no pretenden ser un nuevo sistema de almacenamiento de energía si no que pretende ser una mejora de los ya existentes aprovechando toda la infraestructura desarrollada por los sistemas de almacenamiento energético que ya tenemos.

Para ser utilizado en ultracondensadores, el nuevo electrólito de líquido iónico puede sustituir a uno convencional. Sin embargo, para aprovechar las propiedades del líquido iónico y su resistencia a mayores voltaje de los líquidos iónicos de las baterías de ión-litio, los fabricantes de baterías tendrían que cambiar y utilizar nuevos materiales para los electrodos que operen a voltajes más altos.

En los ultracapacitores, la energía almacenada depende del cuadrado de la tensión. Los líquidos iónicos pueden funcionar sin degradarse a tensiones más altas que los electrolitos comunes (un 50% más) haciendo que la energía que es capaz de almacenar sea el doble.

Los líquidos iónicos son adecuados para baterías de metal-aire recargables puesto que el electrolito de tales baterías se expone al aire, y los líquidos iónicos tienen la ventaja de que no se evaporan. Sustituyendo el cátodo sólido de carbono con oxígeno procedente del aire y el ánodo por Zinc, Sodio o Litio, la batería puede rebajar su peso en aproximadamente dos terceras partes. Además, se mejora uno de los principales problemas de estas baterías como es su comportamiento ante la inflamación de la misma ya que los líquidos iónicos son ignífugos.