Crean una batería de sodio tan eficiente como una de Li-ion pero más barata, abundante y sostenible - World Energy Trade

Crean una batería de sodio tan eficiente como una de Li-ion pero más barata, abundante y sostenible

La batería de sodio podría ser pronto una variante a las baterías de litio

La batería de sodio podría ser pronto una variante a las baterías de litio

Investigación, Desarrollo e Innovación
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Crean una baterías de sodio con potencial suficiente como para desplazar a las de Li-ion. El hito se consiguió al crear un cátodo de óxido de metal en capas y un electrolito líquido que incluía iones de sodio, esto dio como resultado que se evitara la acumulación de cristales de sodio en la batería y en consiguiente mejorará su capacidad energética

PULLMAN, Washington - Los investigadores de la Universidad del Estado de Washington (Washington State University, WSU, por sus siglas en inglés) y del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (Pacific Northwest National Laboratory, PNNL, por sus siglas en inglés) han creado una batería de ion-sodio que contiene la misma cantidad de energía y funciona tan bien como algunas baterías de ion-litio comerciales, lo que hace que la tecnología de las baterías sea potencialmente viable a partir de materiales abundantes y baratos.

El mejor resultado hasta la fecha para una batería de ion-sodio

De acuerdo al comunicado emitido por la WSU, el equipo que lidero el estudio reporto que es uno de los mejores resultados obtenidos hasta la fecha para una batería de iones de sodio. Es capaz de ofrecer una capacidad similar a la de algunas baterías de iones de litio y de recargarse con éxito, manteniendo más del 80% de su carga después de 1.000 ciclos. La investigación, dirigida por Yuehe Lin, profesora de la Escuela de Ingeniería Mecánica y de Materiales de la WSU, y Xiaolin Li, científica investigadora principal del PNNL,  fue publicada en la revista ACS Energy Letters.

"Este es un gran desarrollo para las baterías de iones de sodio", dijo el Dr. Imre Gyuk, director de Almacenamiento de Energía de la Oficina de Electricidad del Departamento de Energía, que apoyó este trabajo en el PNNL. "Hay un gran interés en torno al potencial de reemplazar las baterías de li-ion con Na-ion en muchas aplicaciones."

Las baterías de iones de litio son ubicuas, se utilizan en numerosas aplicaciones como teléfonos móviles, ordenadores portátiles y vehículos eléctricos. Pero están hechas de materiales, como el cobalto y el litio, que son raros, caros y se encuentran principalmente fuera de los Estados Unidos.

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A medida que aumente la demanda de vehículos eléctricos y el almacenamiento de electricidad, estos materiales serán más difíciles de conseguir y posiblemente más caros. Las baterías de litio también serían problemáticas para satisfacer la tremenda demanda creciente de almacenamiento de energía de la red eléctrica.

Por otro lado, las baterías de iones de sodio, hechas con sodio barato, abundante y sostenible de los océanos o la corteza terrestre, podrían ser un buen candidato para el almacenamiento de energía a gran escala.

Desafortunadamente, no contienen tanta energía como las baterías de litio. También tienen problemas para recargarse como se requeriría para un almacenamiento de energía efectivo. Un problema clave para algunos de los materiales catódicos más prometedores es que una capa de cristales de sodio inactivos se acumula en la superficie del cátodo, deteniendo el flujo de iones de sodio y, en consecuencia, matando la batería.

"El desafío clave es que la batería tenga tanto una alta densidad de energía como una buena vida de ciclo", dijo Junhua Song, autor principal del trabajo y un graduado de doctorado de la WSU que ahora está en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.

Como parte del trabajo, el equipo de investigación creó un cátodo de óxido de metal en capas y un electrolito líquido que incluía iones de sodio extra, creando una sopa más salada que tenía una mejor interacción con su cátodo. El diseño de su cátodo y el sistema de electrolitos permitieron el movimiento continuo de los iones de sodio, evitando la acumulación de cristales inactivos en la superficie y permitiendo la generación de electricidad sin impedimentos.

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"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. "Estos son los mejores resultados jamás reportados para una batería de iones de sodio con un cátodo en capas, mostrando que esta es una tecnología viable que puede ser comparable a las baterías de iones de litio".

Los investigadores están trabajando ahora para comprender mejor la importante interacción entre su electrolito y el cátodo, para poder trabajar con diferentes materiales para mejorar el diseño de la batería. También agregan que quieren diseñar una batería que no use cobalto, otro metal relativamente caro y raro.

"Este trabajo prepara el camino hacia las baterías de iones de sodio prácticas, y los conocimientos fundamentales que obtuvimos acerca de la interacción cátodo-electrolito arrojan luz sobre cómo podríamos desarrollar futuros materiales catódicos sin o con bajo contenido de cobalto en las baterías de iones de sodio, así como en otros tipos de química de baterías", dijo Song.

"Si podemos encontrar alternativas viables tanto para el litio como para el cobalto, la batería de iones de sodio podría ser realmente competitiva con las baterías de iones de litio".

"Y, eso sería un cambio de juego", añadió.

 

 

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