Un nuevo estudio muestra cómo el sulfato y otros iones de sal reducen el agua libre para mejorar la vida útil y el rendimiento de las baterías aqeuales. Crédito: Heno Hwang
Los científicos de la Universidad de Ciencia y Tecnología del Rey Abdullah (KAUST) han descubierto una causa molecular crítica que evita que las baterías recargables acuosas se conviertan en una opción más segura y económica para el almacenamiento de energía sostenible.
Sus hallazgos, publicado En los avances científicos, revele cómo el agua compromete la duración y el rendimiento de la batería y cómo la adición de sales asequibles, como el sulfato de zinc, publica este problema, incluso aumentando la vida útil de la batería en más de diez veces.
Uno de los determinantes clave de la vida útil de una batería, acuosa o de otro tipo, es el ánodo. Las reacciones químicas en el ánodo generan y almacenan la energía de la batería. Sin embargo, las reacciones químicas parásitas degradan el ánodo, comprometiendo la vida útil de la batería.
El nuevo estudio muestra cómo el agua libre contribuye a estas reacciones parásitas y cómo el sulfato de zinc reduce la cantidad de agua libre en la batería.
“Nuestros hallazgos destacan la importancia de la estructura del agua en la química de la batería, un parámetro clave que se ha pasado por alto anteriormente”, dijo el profesor de Kaust y presidente del Centro de Excelencia Kaust para las tecnologías de energía y almacenamiento renovables (Crest) Husam Alshareef, investigador principal que lidera el estudio.
El agua libre describe las moléculas de agua que no están fuertemente unidas con otras moléculas. Este estado permite que el agua libre se involucre con más moléculas que de otro modo, desencadenando reacciones no deseadas que consumen energía y comprometen el ánodo.
Se descubrió que el sulfato estabiliza los enlaces de agua libre, actuando como lo que el equipo de Kaust describe como un “pegamento de agua”, para cambiar la dinámica de las moléculas de agua que reduce el número de reacciones parásitas.
Si bien la mayor parte de los experimentos por parte de los investigadores de Kaust se realizaron en baterías con sulfato de zinc, la investigación temprana ha demostrado que el sulfato tiene el mismo efecto en otros ánodos metálicos, lo que sugiere que la inclusión de sales de sulfato en el diseño de la batería podría ser una solución universal para alargar la vida útil de todas las baterías acuosas.
“Las sales de sulfato son baratas, ampliamente disponibles y químicamente estables, lo que hace que nuestra solución sea científica y económicamente viable”, dijo el científico de investigación de Kaust, Yunpei Zhu, quien realizó la mayor parte de los experimentos.
Las baterías acuosas están ganando una atención global significativa como una solución sostenible para el almacenamiento de energía a gran escala y se proyecta que excedan un tamaño de mercado de $ 10 mil millones para 2030. A diferencia de las baterías de litio, que a menudo se usan en vehículos eléctricos, las baterías acuosas ofrecen una opción más segura y más sostenible para fuentes de energía renovables como la energía solar en redes eléctricas.
Los profesores de Kaust Omar Mohammed, Omar Bakr, Xixiang Zhang y Mani Sarathy también contribuyeron al estudio.
Más información: Yunpei Zhu et al, correlación de la reversibilidad del ánodo metálico con química de solvatación y transferencia de electrones interfaciales en electrolitos acuosos, avances científicos (2025). Dos: 10.1126/sciadv.adx8413. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adx8413
Proporcionado por la Universidad de Ciencia y Tecnología del Rey Abdullah
Cita: La investigación muestra cómo los iones de sulfato aumentan la vida útil, el rendimiento de las baterías acuosas (2025, 25 de julio) recuperó el 25 de julio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-07-sulfate-ons-lifespan-acqueus.html
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