1º ¿Qué es una batería metal-aire y en qué se diferencia de las baterías convencionales como las de ion-litio?

Una batería metal-aire es un tipo de sistema electroquímico que utiliza un metal como ánodo (por ejemplo, zinc o sodio) y el oxígeno del aire como cátodo activo. Esta característica hace que, en lugar de transportar ambos reactivos dentro de la celda —como ocurre en una batería de ion-litio—, parte del sistema esté “abierto” al ambiente, lo que reduce significativamente el peso y mejora el potencial de densidad energética.

La principal diferencia radica en su diseño y en cómo gestionan los reactivos: las baterías convencionales están cerradas, almacenan todos los materiales internamente y dependen de reacciones reversibles bien controladas. Las de metal-aire, en cambio, tienen un diseño más complejo desde el punto de vista del manejo del oxígeno y la interfaz aire-electrodo, pero ofrecen un enorme potencial de almacenamiento con una arquitectura más ligera.

2º ¿Por qué se considera a las baterías metal-aire como una de las tecnologías más prometedoras para el futuro del almacenamiento energético?

Principalmente, por su altísima densidad energética teórica, que en algunos casos (como el litio-aire) podría superar con creces a la de las tecnologías actuales. Esto abre la puerta a vehículos eléctricos con autonomías mucho mayores o sistemas estacionarios de gran capacidad con un menor impacto físico y económico.

Además, el uso de materiales abundantes como el oxígeno ambiental o el zinc, que es barato y no crítico, las convierte en una opción atractiva desde el punto de vista de sostenibilidad y seguridad de suministro. Son una de las pocas tecnologías que realmente podrían dar un salto disruptivo respecto a lo que ya conocemos.

3º ¿Qué metales son los más utilizados en este tipo de baterías y qué ventajas presenta, por ejemplo, el uso del zinc o del litio en estos sistemas?

Los metales más comunes son zinc, litio, sodio, aluminio o incluso hierro, dependiendo del tipo de aplicación. Cada uno tiene sus ventajas. El zinc, por ejemplo, es económico, seguro y fácil de manejar, lo que lo hace muy adecuado para aplicaciones estacionarias. El litio, por su parte, tiene una densidad energética teórica altísima, lo que lo convierte en un candidato ideal para aplicaciones móviles o portátiles donde el peso es crítico.

En CIC energiGUNE trabajamos especialmente en tecnologías basadas en zinc-aire y sodio-aire, explorando nuevos materiales para mejorar la reversibilidad de las reacciones y la estabilidad del sistema. La clave está en encontrar el equilibrio entre rendimiento, coste y viabilidad a largo plazo.

4º ¿Cuáles son actualmente los principales retos técnicos que deben superarse para hacer viable el uso comercial de estas baterías?

Aunque el potencial es enorme, hay varios desafíos importantes. El primero es la gestión del oxígeno, que debe entrar y salir del sistema sin introducir contaminantes o provocar reacciones no deseadas. El segundo gran reto está en la reversibilidad de las reacciones redox en el cátodo, que suelen generar productos secundarios que bloquean los electrodos o degradan el electrolito.

Además, aún hay que mejorar aspectos como la ciclabilidad, la eficiencia energética y la estabilidad a largo plazo. Estamos avanzando mucho en estas áreas, pero se necesita más investigación para lograr baterías metal-aire realmente competitivas en términos de coste, durabilidad y seguridad.

5º Desde el punto de vista de la sostenibilidad, ¿cómo se comparan las baterías metal-aire con otras tecnologías actuales?

Desde luego, tienen un gran potencial en términos de sostenibilidad. Por un lado, el uso del oxígeno ambiental como reactivo reduce el consumo de materiales y el peso del sistema. Por otro, el hecho de poder emplear metales abundantes y no críticos como el zinc permite reducir la presión sobre recursos geoestratégicos como el cobalto o el litio.

Además, al ser sistemas más simples en su composición (en algunos casos incluso con electrolitos acuosos como el Zn-aire), su procesado, desmontaje y reciclabilidad podría ser más accesible que en tecnologías más complejas. Todo esto hace que las baterías metal-aire encajen perfectamente en una estrategia de economía circular para el almacenamiento energético.

6º ¿Qué tipo de aplicaciones podrían beneficiarse más de esta tecnología: movilidad, almacenamiento estacionario, dispositivos portátiles…?

Depende del tipo de metal-aire. Por ejemplo, los sistemas zinc-aire primarios ya se utilizan en dispositivos médicos como audífonos, donde se valora mucho la densidad energética y la seguridad. En versiones recargables, podrían utilizarse en almacenamiento estacionario de larga duración, especialmente en contextos donde el coste y la sostenibilidad son clave.

Por otro lado, las baterías litio-aire, si se consigue mejorar su estabilidad, serían perfectas para movilidad eléctrica de alta demanda, como drones, aviación ligera o incluso coches eléctricos con gran autonomía. Son sistemas modulares, versátiles y, sobre todo, con una gran capacidad de adaptación tecnológica.

7º ¿Cómo está contribuyendo CIC energiGUNE al desarrollo de baterías metal-aire y en qué líneas de investigación están centrados actualmente?

En CIC energiGUNE llevamos más de una década trabajando en tecnologías de nueva generación como las metal-aire. Nuestro enfoque combina la investigación fundamental, como el estudio de reacciones en la interfaz gas-sólido-líquido, con el desarrollo aplicado de materiales y configuraciones de celda.

Actualmente, trabajamos en electrodos bifuncionales, catalizadores más estables, y electrolitos capaces de operar con mayor eficiencia en entornos realistas. También estamos colaborando en proyectos europeos que buscan llevar estas tecnologías a entornos de validación industrial, siempre con una perspectiva sostenible, segura y escalable. La clave está en traducir el conocimiento profundo que generamos en soluciones reales que puedan marcar la diferencia en el mercado energético.