Junhua Song sosteniendo la batería de iones de sodio. Imagen: WSU
El diseño de esta batería de iones de sodio, ofrece una capacidad de energía y capacidad de ciclo comparable a algunas baterías de iones de litio que ya están en el mercado.
De acuerdo con investigadores de la Universidad Estatal de Washington (WSU), en cierto modo, las baterías de iones de sodio funcionan igual que las baterías de iones de litio, generando energía al hacer rebotar iones entre un par de electrodos en un electrolito líquido.
Sin embargo, uno de los problemas con ellos en su forma actual es que, mientras esto sucede, los cristales de sodio inactivos tienden a acumularse en la superficie del electrodo cargado negativamente, el cátodo, que termina agotando la batería.
Además, las baterías de iones de sodio no tienen tanta energía como sus contrapartes de iones de litio.
“El desafío clave es que la batería tenga una alta densidad de energía y un buen ciclo de vida”, dijo Junhua Song, de la Universidad Estatal de Washington, autor principal del artículo.
Ahora, Song y su equipo creen haber encontrado una solución a estas deficiencias.
Experimentar con el diseño de baterías de iones de sodio llevó al equipo a producir una versión con un cátodo hecho de óxido de metal en capas y un electrolito líquido con una mayor concentración de iones de sodio.
En las pruebas, el equipo descubrió que esto condujo a una interacción mucho más suave entre el electrolito y el cátodo, permitiendo el movimiento continuo de los iones de sodio y evitando la acumulación problemática de cristales inactivos en la superficie del cátodo.
Una batería que ofrece una capacidad similar a algunas baterías de iones de litio y con una generación ininterrumpida de electricidad, manteniendo el 80 por ciento de su carga después de 1,000 ciclos.
“Nuestra investigación reveló la correlación esencial entre la evolución de la estructura del cátodo y la interacción de la superficie con el electrolito”, dijo Lin.
Agregó: “Estos son los mejores resultados reportados para 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”.
Entusiasmado con los resultados, el equipo ahora está investigando cómo interactúa el electrolito con el cátodo para comprender mejor estas interacciones, con la esperanza de mejorar aún más el diseño, posiblemente incluso para evitar el uso de otros metales raros como el cobalto.
Finalmente, la investigación se publicó en American Chemical Society’s.
El sodio es el elemento alcalino más cercano al litio en la tabla periódica. Por tanto, tiene una naturaleza similar y un comportamiento parecido en el almacenamiento de energía electroquímica. También presenta otras ventajas como su alta abundancia, reducido coste y bajo impacto ambiental.
De momento, lo principal es entender el mecanismo de reacción y el funcionamiento de estos posibles candidatos a sustituir a las baterías de litio como son el sodio y el magnesio.
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