Batería de flujo semisólido

Una batería de flujo semisólida es un tipo de batería de flujo que utiliza materiales activos de batería sólida o que involucra especies sólidas en el fluido portador de energía. Un equipo de investigación del MIT propuso este concepto utilizando materiales de batería de iones de litio . ^[2] En un sistema de este tipo, tanto el electrodo positivo (cátodo) como el negativo (ánodo) consisten en partículas de material activo con negro de carbono suspendido en electrolito líquido. Las suspensiones de material activo se almacenan en dos tanques de almacenamiento de energía. Las suspensiones se bombean a la celda de reacción electroquímica durante la carga y la descarga. Este diseño aprovecha tanto la flexibilidad de diseño de las baterías de flujo como los materiales activos de alta densidad energética de las baterías de iones de litio .

Se exploraron dos modos de flujo diferentes, el modo de flujo intermitente y el modo de flujo continuo. En un modo de flujo intermitente, las suspensiones se bombean a la celda de reacción electroquímica en forma de lotes y se bombea un nuevo lote solo después de que el lote anterior se haya cargado/descargado por completo. Sin embargo, en un modo de flujo continuo, las suspensiones se bombean continuamente a través de la celda de reacción electroquímica durante el proceso de carga/descarga. Al usar materiales activos de batería de iones de litio , la densidad de energía del sistema de batería de flujo se puede mejorar significativamente. También se demostró un sistema acuoso además del orgánico. ^[3] También se han explorado otras químicas para este sistema, como la batería de iones de sodio , la batería de litio-azufre y otras.

A pesar de la importante ventaja de este sistema, una limitación clave era la alta viscosidad, que hace que el consumo de energía para el bombeo sea muy alto, disminuyendo así la eficiencia energética. Otro equipo de investigación de la Universidad de Virginia informó sobre un sistema de batería de flujo libre de carbono. ^[5] En este nuevo sistema, también llamado batería de flujo de dispersión sólida , se descubrió un nuevo mecanismo de reacción en el que las reacciones electroquímicas se producen en función de las colisiones de partículas. ^[6]

Otro enfoque consiste en bombear únicamente la fase líquida, dejando los materiales activos sólidos en los tanques de almacenamiento de energía. Un grupo de investigación informó sobre una batería de flujo con objetivo redox. ^[8] Hay materiales con objetivo redox disueltos en el electrolito y se producen reacciones electroquímicas entre las especies disueltas. A continuación, los materiales sólidos se oxidan o reducen químicamente. Al mantener los materiales sólidos en los tanques, solo se bombea el electrolito líquido. Esto ahorra energía de bombeo, aunque se sacrifica la eficiencia del voltaje. ^[9]