Diseñan batería basada en sodio con rendimiento similar a las de litio
3 junio, 2020
Las baterías de litio son cada vez más populares. Están en los teléfonos celulares, equipos de cómputo y prometen ser una parte indispensable en los automóviles eléctricos. Uno de los grandes problemas con esta tecnología es que requieren materiales poco comunes y la demanda de estas baterías en algún momento superará las posibilidades de extracción. Un equipo de la Universidad de Washington State (WSU) desarrolló una batería con base de sodio, que ha mostrado un rendimiento similar a las de litio.
Un diseño nuevo que mejora el rendimiento
El uso de sodio en baterías no es nuevo; sin embargo, sus resultados no solían ser alentadores. Para quienes usamos pilas antes de la era del litio aún queda el recuerdo de una capa mineral sobre la superficie de la pila después de algún tiempo de uso. Esa sal que cubría la batería hacía notar que era momento de adquirir una nueva, pero el equipo de la WSU encontró una forma de evitar esta reacción.
Un cátodo especial sería la clave para evitar esa molesta capa en las pilas. Un electrolito avanzado propuesto por el equipo de investigadores es la clave para mejorar el rendimiento de las baterías. Su propuesta de batería ha demostrado un 80% de capacidad de retención después de 1,000 ciclos de carga, lo que la convierte en una batería competitiva.
Se tomó un elemento que ya ha estado presente antes en las baterías se propuso algunas modificaciones en el diseño. La batería propuesta en este caso tiene un cátodo de óxido de metal en capas y un electrolito líquido con iones adicionales de sodio. Esta combinación más salada mejora la eficiencia del cátodo, que funciona por más tiempo sin formación de rocas de sal.
“Estos son los mejores resultados reportados por una batería de iones de sodio con un cátodo en capas, lo que demuestra que esta es una tecnología viable que puede ser comparable a las baterías de iones de litio”, afirmó Yuehe Lin, profesora de la Escuela de Ingeniería Mecánica y de Materiales de la WSU, quien participó en el estudio. Los resultados son alentadores y aún se trabaja para mejorarlos.
Lo que sigue ahora es analizar a fondo la reacción entre el electrolito y el cátodo. Esto ayudará a proponer nuevos materiales que mejoren el rendimiento. Entre sus objetivos está el desaparecer a otro elemento poco común de las baterías, el cobalto. Al igual que el litio el cobalto es poco común y de un precio elevado.
“Si podemos encontrar alternativas viables al litio y al cobalto, la batería de iones de sodio realmente podría ser competitiva con las baterías de iones de litio. Y eso sería un cambio de juego”, afirmó Junhua Song, de la WSU y el Laboratorio Nacional del Pacífico Noroeste, quien aparece como primer firmante de la investigación. Una batería creada con materiales de fácil extracción facilitaría la producción.
Los resultados de la investigación se publicaron en la revista ACS Energy Letters. El artículo se titula “Control de la fase de transición superficial y reactividad química de cátodos de óxido de metal en capas de O3 para baterías de alto rendimiento con iones de Sodio”. Con baterías hechas de materiales más accesibles se obtienen beneficios como menores costos de producción y para conseguirlos se dañaría menos al ambiente. Desde diferentes ángulos presenta ventajas.