Un equipo de la City University of Hong Kong y la Southern University of Science and Technology ha desarrollado una batería acuosa que funciona con un electrolito neutro y que ha demostrado una estabilidad extraordinaria por encima de los 120.000 ciclos de carga y descarga. El trabajo, publicado en Nature Communications, describe un sistema basado en sales de magnesio y calcio disueltas en agua a pH 7, una formulación que reduce las reacciones parásitas que suelen limitar la vida útil de las baterías acuosas.
La investigación se sitúa en uno de los grandes frentes del almacenamiento electroquímico. Las baterías de iones de litio dominan hoy el mercado por su densidad energética, pero presentan problemas asociados a electrolitos inflamables, coste de materiales y degradación tras unos pocos miles de ciclos en muchos usos reales. Las baterías acuosas, en cambio, destacan por seguridad y coste potencialmente menor, aunque históricamente han sufrido una vida útil más limitada por trabajar en medios muy ácidos o muy alcalinos.
Un electrolito neutro para frenar las reacciones que destruyen la batería
El avance del grupo chino parte de una idea sencilla en apariencia, pero difícil de ejecutar: sustituir los entornos corrosivos por una química acuosa neutra, capaz de minimizar la evolución de hidrógeno y oxígeno en los electrodos. Para ello, los autores emplearon cloruro de magnesio y cloruro de calcio en agua, dos compuestos comunes que incluso se usan como salmuera o coagulante en la producción de tofu, y diseñaron además un electrodo negativo orgánico basado en polímeros covalentes.
El material más eficaz fue un polímero denominado Hex-TADD-COP, que alcanzó capacidades específicas de hasta 112,8 mAh g⁻¹ y mantuvo su rendimiento tras 120.000 ciclos en condiciones de laboratorio. Según el artículo, la baja participación de protones durante el almacenamiento de carga fue decisiva para explicar esa longevidad, ya que reduce los procesos de degradación estructural que suelen castigar a este tipo de dispositivos.
Una celda completa de 2,2 voltios con descarte ambiental menos problemático
Los investigadores no se limitaron al electrodo aislado. También ensamblaron una celda completa con un cátodo tipo azul de Prusia, logrando un voltaje de 2,2 voltios y una energía específica de hasta 48,3 Wh kg⁻¹ calculada a nivel de celda completa, incluyendo electrodos y electrolito. La batería conservó además una estabilidad prolongada a altas corrientes, un aspecto clave para sistemas que deban cargarse y descargarse con mucha frecuencia.
El estudio añade otro elemento poco habitual en este campo: la evaluación del impacto ambiental del electrolito tras múltiples ciclos. Los análisis mostraron que el sistema seguía compuesto por elementos comunes y sin metales pesados detectables, con un pH que permanecía entre 4,91 y 7,02. Los autores sostienen por ello que la batería cumple varios estándares de descarte directo y que su toxicidad es muy inferior a la de otros diseños acuosos agresivos.
El resultado no significa que el litio vaya a desaparecer a corto plazo. La densidad energética de esta batería sigue lejos de la que exigen la electrónica portátil o el coche eléctrico. Pero sí refuerza una idea cada vez más sólida: para redes eléctricas, almacenamiento estacionario y aplicaciones donde importan más la seguridad y la duración que el peso, las baterías de agua podrían ganar un papel mucho mayor. La siguiente fase será comprobar si esta química mantiene sus prestaciones fuera del laboratorio y a escala industrial.
