El profesor estrella del MIT Don Sadoway sobre las innovaciones en el almacenamiento de energía

Jul 27, 2023

Don Sadoway, profesor de química de materiales del MIT, es uno de los profesores más populares y oradores más solicitados de la escuela. Habló en el Centro de Investigación de Palo Alto el 8 de marzo en un evento patrocinado por el MIT Club del Norte de California.

Si tienes la oportunidad de tomar la clase de Sadoway o de escucharlo hablar, hazlo. Es uno de los profesores más entretenidos e informativos que encontrará, incluso si está dando una conferencia sobre química del estado sólido. La charla en este video está cerca de la conferencia que dio en PARC.

La investigación de Sadoway abarca desde la producción de metales y dispositivos portátiles de almacenamiento de energía hasta su "batería líquida", que tiene aplicaciones en el almacenamiento a nivel de red para aplicaciones de energía renovable.

Sadoway discutió dos temas técnicos: baterías de metal líquido para almacenamiento de energía a gran escala y baterías que no son de iones de litio para aplicaciones automotrices. También se refirió a la enseñanza, el aprendizaje, la música y el arte.

El profesor habló sobre cómo las baterías recargables han mejorado a medida que avanzamos de ácido de plomo a 35 Wh/kg a iones de litio a 150 Wh/kg (frente a la gasolina a 12 000 Wh/kg). Pero Sadoway no cree que las baterías de iones de litio tengan futuro en aplicaciones a escala de red o de transporte. Necesitamos cambiar la química y eso requiere una innovación radical, según Sadoway, para que la energía solar y eólica sea más manejable. En este caso, necesitamos hacer una batería que pueda manejar alta corriente.

Las baterías de iones de litio en teléfonos y automóviles deben ser ultra seguras. Los teléfonos celulares "deben ser a prueba de idiotas, en gran parte porque están en manos de idiotas", y las baterías de los automóviles deben poder resistir un choque. Las baterías estacionarias para el almacenamiento a granel no están sujetas a esos mismos requisitos, lo que permite una mayor libertad en la elección de la química, pero la aplicación requiere un precio muy bajo, y Sadoway insiste en que debe pensar en el precio al principio del diseño del producto. proceso.

La tracción automotriz para un automóvil totalmente eléctrico tiene un costo objetivo de $ 100 a $ 200 por kWh, y el almacenamiento estacionario debe rondar los $ 50 por kWh, según Sadoway.

Sadoway también opinó sobre el lamentable estado de la investigación energética en los EE. UU. y dijo: "Necesitamos acelerar la tasa de descubrimiento. Podemos hacer que las baterías sean dos o tres veces mejores si estamos dispuestos a hacer la inversión". Dijo que la investigación sobre energía se ha reducido en un factor de seis, mientras que la investigación médica ha crecido en un factor de cuatro desde la década de 1970. Dijo que la industria energética de EE. UU. gasta el 0,25 por ciento de los ingresos en investigación y desarrollo, mientras que la industria farmacéutica gasta el 18 por ciento y las empresas de semiconductores gastan el 16 por ciento. Incluso la industria automotriz gasta el 3 por ciento de sus ingresos en I+D.

Volviendo a la investigación sobre baterías, Sadoway recomendó que los investigadores "limiten su búsqueda a los elementos que abundan en la Tierra. La única forma de hacer algo muy barato es hacerlo con tierra, tierra estadounidense".

Una batería colosal pero barata

Sadoway desafió a la comunidad investigadora a inventar una batería colosal pero barata. Dirigió a los investigadores a observar la economía de escala de la electrometalurgia moderna y la fundición de aluminio, que maneja el santo grial de las baterías, logrando una alta corriente mientras se mantiene una escala masiva.

¿Por qué una celda de aluminio no es una batería? Tienes que producir metales líquidos en ambos electrodos.

Hacer metal en el cátodo es trivial, pero hacer metal en el ánodo no lo es tanto. Así que Sadoway volvió a la tabla periódica y usó magnesio para "intimidar" al antimonio para que se comportara como un no metal. A partir de ahí, utilizando capital inicial del MIT, Sadoway y su equipo inventaron la batería de metal líquido o, más académicamente, un proceso llamado "Electrólisis Ambipolar Reversible".

La batería utiliza antimonio fundido y magnesio fundido separados por un electrolito. Sadoway afirma que la configuración totalmente líquida se autoensambla y se espera que sea escalable a bajo costo. Además, esta tecnología puede tener la posibilidad de ser más barata que las baterías de azufre de sodio (NaS).

Desde entonces, el equipo ha recibido $ 7 millones de ARPA-E y $ 4 millones de Total y ha creado una empresa llamada Liquid Metal Battery Company.

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En un tema completamente diferente, aquí está la lista de reproducción Dinnertime Sampler de Sadoway de 2002. El profesor generalmente incluye algunas melodías para ilustrar un punto: "Water Music" para la química acuosa, "The Twist" para el ADN, etc.

Donald R. SadowayProfesor John F. Elliott de química de materiales, miembro de la facultad MacVicar