Una interesantísima investigación, que acabamos de conocer, revela una arquitectura de batería de sodio con ciclos estables durante varios cientos de ciclos. Lo novedoso radica que, al eliminar el ánodo y utilizar sodio, esta innovadora batería será más asequible y ecológica. Además, su diseño de estado sólido la hace mucho más segura y eficiente.
¿Cómo lo sabemos? Así lo han afirmado los inventores, científicos de la Escuela de Ingeniería Molecular Pritzker de la Universidad de Chicago, en colaboración con el Departamento de Ingeniería Química y Nano de la Universidad de California en San Diego. «Aunque ya existían baterías de sodio, de estado sólido y sin ánodo, nadie había logrado combinar estas tres ideas con éxito hasta ahora«, declaró Grayson Deysher, doctor en UC San Diego y primer autor del estudio publicado en Nature Energy.
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El litio, comúnmente usado en baterías, es relativamente escaso, representando aproximadamente 20 partes por millón en la corteza terrestre, en comparación con el sodio, que representa 20.000 partes por millón. Esta escasez, junto con la creciente demanda para dispositivos electrónicos y vehículos eléctricos, ha hecho que los precios aumenten, haciendo las baterías menos accesibles.
Por otro lado, el sodio, abundante en el agua del océano y en la minería de carbonato de sodio, es un material de batería muchísimo más ecológico. Además, esta novedosa investigación también lo ha convertido en uno de los materiales más potentes. Para lograr una batería de sodio con una densidad energética comparable a la de una batería de litio, el equipo necesitó inventar una nueva arquitectura de batería de sodio.
Innovaciones en la Arquitectura de la Batería
Las baterías tradicionales tienen un ánodo para almacenar los iones durante la carga. Cuando la batería se usa, los iones fluyen desde el ánodo a través de un electrolito hacia el cátodo, alimentando en el proceso. Las baterías sin ánodo eliminan esta pieza y almacenan los iones mediante deposición electroquímica de metal alcalino directamente sobre el colector de corriente. Este método permite un mayor voltaje de celda, un menor coste y una mayor densidad de energía. Pero, por supuesto, también presenta desafíos únicos.
El Sr. Deysher, explicó: “En cualquier batería sin ánodo, debe haber un buen contacto entre el electrolito y el colector de corriente. Esto es fácil con un electrolito líquido, ya que puede fluir y mojar todas las superficies, pero un electrolito sólido no tiene esta capacidad«.
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Los electrolitos líquidos, sin embargo, crean una acumulación que reduce la vida útil de las baterías. Pero, ante este desafío, el equipo adoptó un enfoque innovador. En lugar de un electrolito que rodea el colector de corriente, desarrollaron un colector de corriente que rodea el electrolito y utiliza polvo de aluminio. Un material sólido que puede fluir como un líquido. Durante el ensamblaje de la batería, el polvo se densificó bajo alta presión para formar un colector de corriente sólido, manteniendo un contacto similar al de un líquido con el electrolito, permitiendo un ciclo de bajo coste y alta eficiencia.
Para finalizar, Grayson Deysher declaró: «Las baterías de estado sólido de sodio suelen considerarse una tecnología lejana, pero esperamos que este estudio impulse el área del sodio al demostrar que puede funcionar bien, incluso mejor que la versión de litio en algunos casos«.
