Según el grupo, el objetivo del desarrollo es servir de respaldo para instalaciones solares y eólicas de tamaño medio. También podrían funcionar en estaciones de carga de vehículos eléctricos.

En un artículo publicado en la revista Nature, los investigadores explican que la nueva arquitectura de la batería utiliza aluminio y azufre como sus dos materiales de electrodos.

"Quería inventar algo que fuera mejor, mucho mejor, que las baterías de iones de litio para el almacenamiento estacionario a pequeña escala y, en última instancia, para [usos] de automoción", dijo Donald Sadoway, autor principal del estudio, en una declaración a los medios.

Además de ser caras, las baterías de iones de litio contienen un electrolito inflamable, por lo que no son ideales para el transporte. Así que Sadoway empezó a estudiar la tabla periódica, buscando metales baratos y abundantes que pudieran sustituir al litio.

El metal comercialmente dominante, el hierro, no tiene las propiedades electroquímicas adecuadas para una batería eficiente. Pero el segundo metal más abundante en el mercado -y en realidad el más abundante de la Tierra- es el aluminio.

"Así que me dije, bueno, hagamos de esto un broche de oro. Va a ser de aluminio", dijo Sadoway.

Luego hubo que decidir con qué combinar el aluminio para el otro electrodo y qué tipo de electrolito poner entre ambos para transportar los iones de un lado a otro durante la carga y la descarga.

El más barato de todos los no metales es el azufre, así que se convirtió en el segundo material del electrodo. En cuanto al electrolito, "no íbamos a utilizar los líquidos orgánicos volátiles e inflamables que a veces han provocado peligrosos incendios en coches y otras aplicaciones de las baterías de iones de litio", dijo Sadoway.

Por eso, él y su equipo probaron con algunos polímeros, pero acabaron buscando una variedad de sales fundidas que tienen puntos de fusión relativamente bajos -cerca del punto de ebullición del agua, frente a los casi 1.000 grados Fahrenheit de muchas sales- y que, por tanto, no requieren medidas especiales de aislamiento y anticorrosión.

INGREDIENTES BARATOS
Los tres ingredientes con los que acabaron son baratos y fáciles de conseguir: el aluminio, que no difiere del papel de aluminio del supermercado; el azufre, que suele ser un producto de desecho de procesos como el refinado del petróleo; y las sales, ampliamente disponibles.

"Los ingredientes son baratos y la cosa es segura: no puede arder", afirma Sadoway.

En sus experimentos, el equipo demostró que las celdas de la batería podían soportar cientos de ciclos a velocidades de carga excepcionalmente altas, con un coste por celda previsto de aproximadamente una sexta parte del de las celdas de iones de litio comparables.

También demostraron que la velocidad de carga dependía en gran medida de la temperatura de trabajo, con 110 grados Celsius mostrando velocidades 25 veces más rápidas que a 25 C.

Sorprendentemente, la sal fundida que el equipo eligió como electrolito simplemente por su bajo punto de fusión resultó tener una ventaja fortuita. Uno de los mayores problemas de fiabilidad de las baterías es la formación de dendritas, pero resulta que esta sal en particular es muy buena para evitar ese mal funcionamiento.

"Hicimos experimentos a velocidades de carga muy altas, cargando en menos de un minuto, y nunca perdimos celdas debido a un cortocircuito de dendritas", dijo Sadoway.

La batería no necesita ninguna fuente de calor externa para mantener su temperatura de funcionamiento. El calor se produce naturalmente de forma electroquímica por la carga y descarga de la batería.

"Cuando se carga, se genera calor y eso evita que la sal se congele. Y luego, cuando se descarga, también se genera calor", señala Sadoway.

En una instalación típica utilizada para nivelar la carga en una instalación de generación solar, por ejemplo, "se almacena la electricidad cuando brilla el sol, y luego se extrae la electricidad al anochecer, y se hace esto todos los días. Y esa carga-descarga-espera es suficiente para generar el calor necesario para mantener la temperatura de la cosa".

En opinión del investigador, esta nueva fórmula de batería sería ideal para instalaciones del tamaño necesario para alimentar una sola vivienda o una pequeña o mediana empresa, produciendo del orden de unas pocas decenas de kilovatios-hora de capacidad de almacenamiento.

La menor escala de las baterías de aluminio-azufre también las haría prácticas para usos como las estaciones de carga de vehículos eléctricos.

Sadoway señaló que, cuando los vehículos eléctricos sean lo suficientemente comunes en las carreteras como para que varios coches quieran cargarse a la vez, disponer de un sistema de baterías como éste para almacenar energía y liberarla rápidamente cuando se necesite podría eliminar la necesidad de instalar nuevas y costosas líneas eléctricas para dar servicio a estos cargadores.

La nueva tecnología ya es la base de una empresa llamada Avanti, que ha obtenido la licencia de las patentes del sistema.

"La primera tarea de la empresa es demostrar que funciona a gran escala", completó Sadoway.