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Los nuevos electrodos de microláminas de carbono, de fácil fabricación y alto rendimiento, podrían utilizarse pronto para fabricar baterías más baratas alimentadas por iones de sodio fácilmente disponibles. El método ha sido publicado por investigadores de la Universidad de Tohoku y sus colegas en la revista Small.
Las baterías de iones de litio se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, desde los teléfonos inteligentes hasta los coches eléctricos, debido a su alto rendimiento y capacidad para almacenar grandes cantidades de energía. Sin embargo, la fabricación de estas baterías es costosa, las reservas del metal se agotan rápidamente y su extracción puede ser perjudicial para el medio ambiente.
Los científicos quieren reducir los costes de fabricación de las baterías y encontrar una forma de aprovechar el potencial de los iones de sodio, más disponibles.
El científico de materiales de la Universidad de Tohoku Akira Kudo, el estudiante de doctorado de la Universidad de California en Los Ángeles Yuto Katsuyama y sus colegas están buscando formas de conseguir baterías de alto rendimiento y bajo coste aumentando la cantidad cargada de materiales activos utilizados para fabricar una batería en una sola célula. Así se reducirían los materiales inactivos que se utilizan para unir varias celdas. Sin embargo, esto requiere la fabricación de electrodos más gruesos, lo que restringiría el movimiento de los iones -y por tanto el de la carga eléctrica- dentro de la batería.
Kudo y su equipo han abordado esta cuestión desarrollando un método para fabricar electrodos de carga negativa (ánodos) microarquitectados y de alto rendimiento.
El método consiste en utilizar la estereolitografía 3D para imprimir estructuras de microláminas hechas de resina. A continuación, las microláminas se reducen carbonizándolas mediante un proceso denominado pirólisis. Se comprobó que los ánodos de carbono duro resultantes permitían el transporte rápido de iones generadores de energía. Además, a medida que el equipo hacía más fina la estructura de la red, mejoraba su rendimiento.
A medida que las impresoras 3D ganen en resolución, las baterías de iones de sodio podrían llegar a superar a las de iones de litio, afirma Kudo.
El equipo pretende utilizar este mismo método para fabricar electrodos con carga positiva (cátodos). El objetivo final es utilizar estos electrodos finamente diseñados para fabricar baterías de iones de sodio rentables y de alto rendimiento.
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