Un equipo liderado por científicos de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) ha desarrollado un nuevo dispositivo híbrido de almacenamiento de energía de iones de zinc, cuyos electrodos están fabricados mediante tecnología de impresión 3D, logrando una densidad energética siete veces superior a la de dispositivos similares. El artículo correspondiente fue publicado en el último número de la revista Small.

Un extremo del nuevo dispositivo almacena energía como una batería de iones de litio tradicional, mientras que el otro utiliza un electrodo de carbono similar al de un supercondensador. Fabricar dispositivos de almacenamiento de energía con zinc en lugar de litio resultará más barato y sostenible, ya que las reservas de zinc en la corteza terrestre son cien veces mayores que las de litio, siendo no solo más fácil de extraer, sino también más sencillo de reciclar. Aunque los supercondensadores almacenan menos energía, se cargan y descargan extremadamente rápido y tienen una vida útil prevista de hasta décadas.

El cuello de botella de los supercondensadores radica en que la energía solo puede permanecer en la superficie del electrodo. En el último estudio, el equipo logró aumentar significativamente la densidad energética mediante dos vías: primero, incrementando enormemente la superficie del electrodo de carbono, y segundo, rellenando dicha superficie con óxido de vanadio, un material de almacenamiento de energía.

Para aumentar la superficie del electrodo de carbono, el equipo lo diseñó con forma de panal o esponja, lleno de diminutas cavidades internas. El electrodo se construyó mediante tecnología de impresión 3D: una resina líquida se solidifica instantáneamente bajo la irradiación de un láser ultravioleta, formando capa por capa. Posteriormente, el equipo calentó la pieza impresa para desgasificarla, dejando solo un esqueleto de carbono conductor lleno de poros abiertos, y luego cargó óxido de vanadio en esta estructura mediante un proceso químico. El componente resultante tiene una superficie asombrosamente grande; si se aplana un gramo de este material en una lámina delgada, podría cubrir aproximadamente diez canchas de tenis estándar, lo que le permite almacenar una enorme cantidad de carga.

La electricidad almacenada por el nuevo dispositivo no solo supera en siete veces a la de los condensadores tradicionales, sino que, tras 1500 ciclos de carga y descarga, su capacidad se mantiene en un 82%.

Para almacenar energía solar y eólica y satisfacer la creciente demanda eléctrica, se necesitan dispositivos que puedan cargarse y descargarse rápidamente, sean de bajo costo y puedan funcionar durante décadas. Este nuevo dispositivo cumple precisamente con todas estas exigentes condiciones.