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¿Podría este metal eliminar a la batería de ion-litio?

Imagen tomada de Phlebas

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El sodio, un elemento mucho más abundante que el litio, está expandiendo su reclamo a la fama en el campo de las baterías. Un nuevo estudio de una universidad japonesa ha sugerido que un compuesto de sodio podría reemplazar el litio en las baterías con relativa facilidad.

El estudio, realizado por investigadores del Instituto de Tecnología de Nagoya, encontró una forma de sortear el principal obstáculo para intercambiar litio con sodio: el tamaño más grande de los iones en sodio y su química diferente, informa Phys.org. Lo hicieron encontrando un compuesto de sodio que mostraba una estructura de cristal que era compatible con el uso de la batería, junto con una estructura eléctrica favorable y propiedades electroquímicas. El compuesto produjo tiempos de carga más cortos que las baterías de ion de litio y una vida de la batería potencialmente más larga.

Por muy bueno que parezca, los investigadores se han encontrado con un desafío: el compuesto, Na2V3O7, comenzó a deteriorarse en las etapas finales del proceso de carga y eso representó un límite en su capacidad de almacenamiento de energía teórica hasta en un 50 por ciento. El equipo de investigación, según el autor principal Naoto Tanibata, ahora se centrará en superar este obstáculo.

Sin embargo, las baterías de sodio no están todas en la etapa de desarrollo del laboratorio. El atractivo del sodio, barato, abundante y con la química adecuada para las baterías, ha ido creciendo y ya hay proyectos en funcionamiento.

El año pasado, los científicos de la Universidad Australiana de Wollongong anunciaron que habían resuelto un problema con las baterías de sodio que las hacía demasiado caras de producir, es decir, muchos de los otros materiales utilizados en dicha instalación, además del sodio en sí. Algunos de estos materiales eran sensibles al aire, lo que hacía difícil producir las baterías lo suficientemente baratas para que fueran comercialmente viables y garantizar un cierto nivel de rendimiento.

Después de que los investigadores de Wollongong resolvieran este problema desarrollando un material que no era sensible al aire, lanzaron un proyecto piloto de baterías de iones de sodio en una estación de bombeo de aguas residuales en Sydney. Las baterías de sodio aún no se han entregado al proyecto, que también cuenta con paneles solares para la generación de energía, por lo que su desempeño aún no se ha probado en condiciones reales.

Sin embargo, según los investigadores que participan en baterías de sodio, estas serían más adecuadas para las instalaciones de almacenamiento de energía estacionarias: las baterías de sodio tienden a tener una densidad de energía sustancialmente menor, lo que significa que aún tienen que evolucionar lo suficiente como para competir con las baterías de ion litio. Sin embargo, en el almacenamiento de energía, podrían causar un verdadero impacto ya que el tamaño no es tan importante como, por ejemplo, para las baterías de automóviles o los productos electrónicos de consumo.

Aun así, las baterías de sodio se están convirtiendo en un área de investigación que busca eliminar los principales obstáculos para una mayor adopción de baterías de sodio. Un equipo de la Universidad de Birmingham el año pasado se unió a los científicos australianos y japoneses para resolver los problemas de las baterías de sodio, presentando una alternativa al ánodo de grafito que se usa en las baterías de litio, pero es problemático para las baterías de sodio ya que los iones de sodio más grandes no pueden viajar. Entre las capas de carbono del grafito. Reemplazando el grafito por fósforo, basado en cálculos realizados por supercomputadores, los investigadores de la Universidad de Birmingham lograron alcanzar una capacidad de portador de carga siete veces mayor que la de las baterías con un ánodo de grafito.

Las implicaciones de estos logros podrían ser importantes a medida que el mundo se dé cuenta gradualmente de que necesitaría una gran cantidad de capacidad de almacenamiento de energía desarrollada en los próximos años a medida que nos movemos hacia más energía derivada de fuentes renovables y menos energía derivada de combustibles fósiles. Las baterías de sodio parecen tener un derecho legítimo a la fama junto con la tecnología de iones de litio, y podrían aumentar considerablemente la capacidad de almacenamiento de energía, lo que a su vez beneficiaría una mayor adopción de energía renovable, ya que esto resolvería el problema de la intermitencia.

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