Hay un nuevo y prometedor participante en la carrera para construir baterías baratas para almacenar la energía de paneles solares y turbinas eólicas. Investigadores de la Universidad de Stanford (Estados Unidos) dirigidos por Yi Cui, profesor de ciencia e ingeniería de los materiales, han demostrado una batería que es en parte líquida, hecha de litio y azufre, unos materiales baratos. Cui afirma que la batería será fácil de fabricar y durará miles de ciclos de carga.
Cui cree que los costes de materiales y fabricación de la batería pueden ser lo suficientemente bajos para cumplir con el objetivo del Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE, por sus siglas en inglés) de 100 dólares (unos 76 euros) por kilovatio-hora de capacidad de almacenaje, cifra que según el DOE hará que la tecnología resulte atractiva para las eléctricas. Las baterías actuales pueden costar cientos de dólares por kilovatio-hora de capacidad, aunque varias empresas están trabajando para comercializar baterías más baratas (ver "Baterías gigantes para un nuevo tipo de red eléctrica" y "Una batería para competir con el diésel y el gas")
La tecnología es un cruce entre una batería de flujo y un tipo experimental de batería denominada de litio-azufre. En una batería de flujo se almacenan electrolitos positivos y negativos en tanques del tamaño de una piscina. Las baterías resultan atractivas porque la cantidad de energía que almacenan se puede incrementar simplemente aumentado el volumen de estos tanques, sin tener que agrandar el tamaño de las conexiones eléctricas y otras partes de la batería necesarias para extraer la energía. Pero requieren caras membranas de iones y gran cantidad de materiales.
Mientras, las baterías de litio-azufre es componen de dos electrodos sólidos conectados por un electrolito líquido. Tienen el potencial de almacenar grandes cantidades de energía, pero por ahora ha resultado difícil comercializarlas porque no se recargan lo suficiente. El problema es que unos compuestos denominados polisulfuros de litio, que se forman durante el proceso de carga y descarga tienden a disolverse en el electrolito, dejando el litio y el azufre inaccesibles para futuros ciclos de carga Con cada recarga, se pierde más capacidad energética, lo que limita la vida de estas baterías.
Pero Cui observó que este fenómeno podría ser útil en una batería de flujo, donde la energía se almacena en el electrolito y no en un electrodo sólido. Efectivamente, el polisulfuro de litio disuelto almacena más energía que los materiales que se suelen usar en las baterías de flujo, como el vanadio, así que hace falta menos material. Eso, y el hecho de que el litio y el azufre cuestan menos que el vanadio, podrían servir para bajar el coste de las baterías de flujo.
Además, Cui afirma que su batería de flujo modificada no necesita una membrana de iones. Solo uno de los electrodos es líquido, el otro es litio metálico. Una capa barata que cubre el litio sirve de membrana, permitiendo que los iones se muevan entre el metal de litio y los polisulfuros, pero impidiendo que lo hagan los electrones. Esto es clave tanto para proteger el litio como para crear una corriente eléctrica.
Quedan retos por resolver antes de poder comercializar la batería. Por ejemplo, el número de veces que se puede recargar; aunque de momento es bastante impresionante para una batería de litio-azufre, aún hay que mejorarlo para que la tecnología resulte competitiva en términos económicos. La batería de Cui se ha cargado 2.000 veces, pero el objetivo del DOE es 5.000 recargas. Incluso para llegar a los 2.000 ciclos, hubo que añadir más litio a la batería para compensar el hecho de que el metal se degrada un poco con cada ciclo de carga. El litio extra añade al coste, lo que podría dificultar el objetivo de los 100 dólares por kilovatio-hora.