Una nueva técnica para la fabricación de baterías podría aumentar considerablemente sus capacidades
Las baterías de iones de sodio son más asequibles de fabricar que las de iones de litio, pero su densidad energética también es menor
En un mundo cada vez más electrificado, las baterías son imprescindibles. No solo porque dan «vida» a dispositivos electrónicos como teléfonos móviles inteligentes, ordenadores portátiles o coches, sino también como soporte de almacenamiento para utilizar la energía cuando se precise. Las más utilizadas son las de iones de litio, principalmente debido a su alta densidad energética, larga vida útil y carga rápida, además de mínima autodescarga cuando no se están utilizando.
Sin embargo, las baterías de iones de litio no son perfectas, ya que corren el riesgo de incendiarse y explotar debido al sobrecalentamiento, se degradan con el paso del tiempo, son sensibles a las temperaturas extremas y también cuesta bastante dinero fabricarlas. Por estos motivos, se están investigando otros tipos de baterías, como las de iones de sodio, cuyo material principal (el sodio) es extremadamente abundante y de bajo coste, al estar presente en la sal marina.
El problema de las baterías de iones de sodio es que no pueden almacenar tanta energía por kilogramo como las de litio, lo que limita su autonomía en vehículos y, por tanto, su uso y expansión. Es algo que empresas como CATL están intentando mejorar, pero la tecnología todavía se encuentra en fase de optimización al no ser tan madura como la de iones de litio. Lo bueno es que se acaba de anunciar un logro significativo que podría ayudar a desarrollar baterías de iones de sodio más seguras y de alto rendimiento.
El uso de electrolitos inorgánicos no inflamables mejora la seguridad y permite una carga más rápida
Un equipo de investigadores en Japón ha descubierto que añadir fósforo a los vidrios de silicato de sodio e itrio puede contribuir al desarrollo de baterías de iones de sodio de nueva generación. Este trabajo mejora significativamente su rendimiento como electrolitos sólidos para baterías de iones de sodio de nueva generación.
Las mejoras descubiertas por los investigadores de la Universidad de Kogakuin apuntan a que la mejora se debe a la fase cristalina de Na₄RSi₄O₂ (R = elementos de tierras raras), que puede utilizarse como material electrolítico sólido para baterías de iones de sodio de estado sólido. La fase cristalina puede obtenerse como vitrocerámica, y la adición de fósforo (P) al precursor vítreo amplía drásticamente el rango de formación de la fase Na₄RSi₄O₂.
El estudio, publicado en la revista Ceramics International, revela que los vidrios y vitrocerámicas se prepararon y sus estructuras se evaluaron mediante difracción de neutrones y rayos X de alta energía, espectroscopia de resonancia magnética nuclear de estado sólido y microscopía para analizar los efectos de la adición de P en la estructura vítrea y el estado del P tras la cristalización.
Los investigadores destacaron que las baterías de iones de sodio funcionan según el mismo principio que las baterías de iones de litio y se cargan y descargan rápidamente, por lo que la aplicación práctica de las baterías de iones de sodio de estado sólido, que son la versión de estado sólido de las baterías de iones de sodio, es muy solicitada en muchas industrias.
El nuevo enfoque ofrece perspectivas prometedoras sobre electrolitos sólidos de iones de sodio de alto rendimiento, cruciales para un futuro sostenible en aplicaciones de almacenamiento de energía. El uso de electrolitos inorgánicos no inflamables mejora la seguridad y permite una carga más rápida, lo que hace que estos materiales sean especialmente atractivos para las baterías de próxima generación.