El grupo de investigación dirigido por el profesor Gang He, de la Universidad Jiaotong de Xi'an, ha anunciado la creación de una batería de flujo redox orgánica acuosa (AORFB) que muestra un rendimiento estable sin pérdida significativa de capacidad tras 220 ciclos de carga y descarga. El componente principal es un derivado de diimida de naftaleno (NDI), modificado con zwitteriones, utilizado como anolito, con una solubilidad registrada de 1.49 molar en agua.
‍

‍
Según los cálculos, el costo de los materiales empleados en el electrolito es de $6.18 por amp-hora. Este desarrollo ha superado uno de los retos principales en sistemas de almacenamiento de energía de este tipo: la pérdida de capacidad por descomposición, inhibiendo específicamente la descomposición irreversible en las cadenas laterales y los anillos de diimida ocasionada por ataques de iones hidróxido.
‍

‍
El avance es significativo en la estructura molecular del electrolito. Los zwitteriones inducen repulsión electrostática entre las moléculas de NDI, promoviendo un apilamiento paralelo y escalonado caracterizado por un ángulo de 42.8 grados y una distancia de 3.45 Ångströms, lo que aumenta la estabilidad y la solubilidad. La batería logró mantener el 100% de capacidad tras 5070 ciclos de carga y descarga a una concentración de electrones de 2 molar. Cálculos energéticos adicionales muestran que la adición de iones de potasio (K+) ayuda a estabilizar el electrolito mediante atracción electrostática.

‍

El método de síntesis de los derivados de NDI, como (CBu)2NDI y (SPr)2NDI, se realizó a presión atmosférica, logrando para (CBu)2NDI una solubilidad acuosa hasta de 1.49 molar y estimando el costo del electrolito en $6.58 por amp-hora. En pruebas a 0.1 molar de concentración, la batería alcanzó 5070 ciclos sin pérdida de capacidad. La eficiencia de utilización de la capacidad se midió en 84.14%.
‍

‍
Este trabajo, publicado en la revista National Science Review, representa un avance concreto en el desarrollo de baterías de almacenamiento energético basadas en agua, combinando alta eficiencia de ciclo, bajo costo material y seguridad química, lo que se plantea como una opción viable frente a las baterías basadas en litio.