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El equipo descubrió un novedoso método de eficiencia energética para producir un material basado en el carbono para baterías de iones de sodio. El estudio dio como resultado un aumento del 19% en la densidad de energía, invalidando la opinión generalizada de que las baterías de iones de litio tienen una mayor densidad energética.
Los investigadores de la Universidad de Ciencias de Tokio han dado otro paso en la búsqueda continua de llevar al mercado la próxima generación de baterías de iones de sodio. Han logrado una mayor densidad de energía en las baterías de iones de sodio que en las de iones de litio.
Baterías de ion-litio vs. ion-sodio
Hasta ahora, las baterías de iones de litio ocupan el primer lugar entre las baterías recargables. Las baterías de iones de litio priorizan la densidad de energía, lo que ayuda a que los coches viajen más lejos, por encima de la duración o la estabilidad.
También tienen un precio competitivo y un tiempo de carga rápido. Pero el litio, y otros metales menores y costosos como el cobalto y el cobre, no se encuentran entre los materiales más abundantes de la Tierra, y su demanda en constante crecimiento puede provocar problemas de suministro.
James Quinn, CEO de Faradion Ltd., un desarrollador de baterías de iones de sodio en Sheffield, Inglaterra, dijo a Bloomberg en septiembre:
El sodio es el sexto elemento más abundante en la Tierra, es esencialmente ilimitado, y es sostenible. Lo cosechas, no lo extraes tanto.
Las baterías de iones de sodio están emergiendo como una alternativa más barata. Hay múltiples estudios en curso en varios países sobre cómo hacer que las baterías de iones de sodio sean comercialmente viables.
El avance del equipo en cuanto a las baterías de iones de sodio
En un estudio reciente publicado en la edición internacional de Angewandte Chemie, el equipo reveló que encontraron un método eficiente de energía para producir un nuevo material basado en carbono para las baterías de iones de sodio que posee una capacidad de almacenamiento de sodio muy alta.
El estudio se centró en la síntesis del carbono sólido, un material altamente poroso que sirve como electrodo negativo de las baterías recargables, mediante el uso de óxido de magnesio (MgO) como plantilla inorgánica de poros de tamaño nanométrico dentro del carbono sólido.
El comunicado de la Universidad de Ciencias de Tokio dice:
Los investigadores exploraron una técnica diferente para mezclar los ingredientes de la plantilla de MgO para afinar con precisión la nanoestructura del electrodo de carbono sólido resultante.
Después de múltiples análisis experimentales y teóricos, dilucidaron las condiciones de fabricación e ingredientes óptimos para producir carbono sólido con una capacidad de 478 mAh/g, la más alta jamás reportada en este tipo de material.
La capacidad del electrodo de carbono sólido recientemente desarrollado supera la del grafito (372 mAh/g), que se utiliza actualmente como material de electrodo negativo en las baterías de iones de litio.
El grafito no funciona en las baterías de iones de sodio, y Faradion ya está utilizando un ánodo de carbono sólido, pero este último avance hace que el carbono sea aún más duro.
Aunque una batería de iones de sodio con este electrodo negativo de carbono sólido funcionaría, en teoría, con una diferencia de voltaje de 0,3 voltios menor que una batería estándar de iones de litio, la mayor capacidad de la primera daría lugar a una densidad de energía mucho mayor en peso (1600 Wh/kg frente a 1430 Wh/kg), lo que daría lugar a un aumento del 19% de la densidad de energía.
El profesor Shinichi Komaba del equipo de investigación dijo:
Nuestro estudio demuestra que es posible realizar baterías de iones de sodio de alta energía, anulando la creencia común de que las baterías de iones de litio tienen una mayor densidad de energía.
El carbono sólido con una capacidad extremadamente alta que hemos desarrollado ha abierto una puerta hacia el diseño de nuevos materiales de almacenamiento de energía a partir de sodio.
Se necesitarán más estudios para verificar que el material propuesto ofrece realmente una vida útil superior, características de entrada y salida, y un funcionamiento a baja temperatura en las baterías de iones de sodio.
Noticia tomada de: Electrek / Traducción libre del inglés por World Energy Trade
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