Un material innovador podría ayudar a reemplazar las celdas de litio y dar lugar a baterías de potasio. Muchos de los diseños de baterías de iones de potasio de mayor rendimiento actualmente utilizan cátodos hechos de blanco de Prusia.
El potencial de las baterías de iones de potasio
La creciente demanda mundial de dispositivos electrónicos portátiles y vehículos eléctricos ha aumentado la necesidad de soluciones de baterías asequibles y ecológicas. Las baterías de iones de potasio han surgido como una alternativa sólida a los sistemas tradicionales de iones de litio, gracias a los abundantes y ampliamente disponibles recursos de potasio en todo el mundo.
Baterías de potasio: reducción de los costes de almacenamiento de energía renovable
Los expertos anticipan que estas baterías podrían eventualmente ser más asequibles y más simples de producir que las baterías de iones de litio, lo que potencialmente permitiría aplicaciones más amplias, como el almacenamiento de electricidad proveniente de fuentes de energía renovables.
Según Alexey Ganin: «El potasio es un material mucho más abundante y las baterías de iones de potasio tienen un gran potencial como método alternativo para almacenar y distribuir grandes cantidades de electricidad. La adopción de baterías de iones de potasio para fines de almacenamiento estacionario podría ayudar a liberar recursos de litio para su uso en aplicaciones móviles de mayor consumo energético en el futuro».
Un cátodo de seleniuro de cromo con alto rendimiento
Muchos de los diseños de baterías de iones de potasio de mayor rendimiento utilizan actualmente cátodos fabricados con blanco de Prusia. Sin embargo, para lograr un rendimiento óptimo es necesario mezclar blanco de Prusia con carbono para mejorar su conductividad, lo que añade complejidad al diseño.
El nuevo cátodo de seleniuro de cromo alcanza casi la capacidad máxima de la batería. Los investigadores demostraron que su cátodo de seleniuro de cromo naturalmente conductor logra un alto rendimiento con menos del 10 % de carbono. Su prototipo ofrece una capacidad de 125 mAh/g, casi alcanzando su máximo teórico de 127 mAh/g. La estructura en capas del material permite que los iones de potasio se desplacen suavemente entre las capas durante la carga y la descarga, lo que permite que la batería conserve el 85 % de su capacidad incluso a altas velocidades de carga en pruebas de laboratorio.
Investigación adicional necesaria
Ganin señaló que, si bien los resultados son prometedores, el rendimiento de la batería podría mejorar aún más con un electrolito optimizado. A diferencia de las baterías de iones de litio, que se benefician de electrolitos especializados y fácilmente disponibles, las baterías de iones de potasio requieren investigación adicional para desarrollar opciones de electrolitos de alto rendimiento. «Estamos interesados en asociarnos con expertos en robótica que puedan ayudarnos a probar las miles de posibles combinaciones químicas para encontrar el mejor candidato posible para su uso en nuestra batería», añadió Ganin.
Promoviendo tecnologías de almacenamiento de energía sostenibles
Los científicos también destacaron que esta investigación promueve soluciones de almacenamiento de energía eficientes y sostenibles. Demuestra que el estudio de cátodos basados en TMC para baterías de iones de potasio podría ayudar significativamente a encontrar alternativas a las baterías de iones de litio, promoviendo tecnologías de almacenamiento de energía más sostenibles.