Una posible solución a la contaminación en las ciudades debida a los motores de combustión es el uso de vehículos eléctricos. Actualmente las baterías de ion litio son las más usadas en los vehículos eléctricos. Sin embargo, estas no están exentas de problemas. Previsiblemente, los recursos minerales de litio serán insuficientes en un futuro para abastecer al mercado de las baterías, que no son del todo seguras y también contienen elementos tóxicos que pueden repercutir negativamente en el medio ambiente.

Coches eléctricos.

Pese a todos estos aspectos negativos, desde los años 90 las baterías de litio siguen teniendo un gran éxito comercial. Así, son varios los equipos de investigación en el mundo los que llevan algunos años realizando estudios avanzados para desarrollar las futuras baterías basadas en elementos distintos del litio, como pueden ser sodio, magnesio, calcio o aluminio, y que podrían dar lugar a las llamadas baterías ‘post-litio’. En este sentido, la más avanzada es la investigación con sodio, material al que le sigue en número de estudios el magnesio. Pero el desarrollo de las baterías post-litio está resultando ser enormemente difícil, especialmente las basadas en iones multivalentes. Además de los problemas prácticos, los mecanismos de las reacciones químicas que suceden en los prototipos de baterías post-litio son mucho más complejos y difíciles de analizar que los de las baterías de litio.

Un grupo de investigación de la Universidad de Córdoba asumió hace unos años el reto de explorar las baterías recargables de calcio en un proyecto liderado por los catedráticos Ricardo Alcántara y Pedro Lavela. El calcio es un material más abundante que el litio, y podría hacer que las baterías fueran más seguras y de mayor capacidad. Este equipo ha estudiado la intercalación del calcio en óxido de molibdenoy ha publicado sus resultados teóricos y experimentales en la revista Chemistry of Materials. Este trabajo, cuya primera autora es la investigadora de la UCO Marta Cabello, les ha permitido avanzar principalmente en la comprensión de las reacciones entre los componentes de la batería, cuando los ánodos son de calcio y los cátodos son de óxido de molibdeno e intercambian iones y electrones para generar energía eléctrica.

Equipo de investigación.

Cabello explica que “hemos dado un gran paso al comprobar que el calcio podría funcionar en una batería recargable, pero la recarga aún no es suficientemente eficiente”. En este sentido, para que estas baterías de calcio puedan ser efectivas y, por tanto, puedan comercializarse, es necesario seguir avanzando en la investigación para mejorar la composición de la disolución electrolítica. Esto requiere probar con diferentes composiciones de sales y disolventes en la proporción óptima, con el objetivo de que el calcio pueda intercalarse mejor y más reversiblemente en el óxido de molibdeno, y que el Ca metal sea compatible con la disolución electrolítica.

El trabajo de investigación que tiene por delante el personal que integra el equipo de la UCO FQM288 de buscar el compuesto químico más idóneo, puede hacerse experimentalmente en laboratorio y/o mediante cálculos teóricos computacionales, como los que está realizando el profesor Carlos Pérez.

Referencias:

Cabello, M; Nacimiento, F; Alcántara, R; Lavela, P; Perez-Vicente, C; Tirado, JL. Applicability of Molybdite as an Electrode Material in Calcium Batteries: A Structural Study of Layer-type CaxMoO3. Chemistry of Materials. 2018-08-28, DOI: 10.1021/acs.chemmater.8b01116