Investigadores de la Universidad de Ginebra (UNIGE) han desarrollado un nuevo material que mejora el rendimiento de las baterías de estado sólido de sodio , que se consideran menos peligrosas y más duraderas que sus contrapartes de iones de litio.
Hasta ahora, uno de los principales problemas que juegan en contra de las baterías de sodio es el hecho de que los iones de sodio no se mueven fácilmente en el electrolito líquido de las baterías convencionales, lo que las hace menos eficientes que las de litio. Aquí es donde entra en juego el desarrollo de UNIGE.
Al modificar la estructura cristalina de un material compuesto de carbono, boro e hidrógeno (carbohidridoborato), los investigadores suizos desarrollaron un electrolito sólido más eficiente y también definieron la presión ideal que se le debe aplicar a la batería para que funcione de manera eficiente.
En un par de artículos publicados en las revistas ACS Applied Materials & Interfaces y Interfaces de materiales avanzados , el equipo de investigación explica que debido a que el sodio es más pesado que el litio, sus iones también se mueven con menos facilidad en el electrolito líquido. Es por eso que su solución implicó diseñar un electrolito sólido que también sea no inflamable y que solucione las deficiencias de rendimiento de los electrolitos sólidos ya desarrollados que están compuestos por hidridoboratos.
Así fue como se les ocurrió la idea de crear carbohidridoborato de sodio (NaCB11H12), un material eficiente que originalmente no es conductor.
“Al modificar la estructura de sus cristales, y más precisamente la disposición espacial de los átomos, hemos logrado que sea conductor, lo que lo convierte en el medio más eficiente de transporte de iones de sodio actualmente disponible”, Radovan Cerny, coautor del estudios, dijo en un comunicado de prensa.
Para lograr este resultado, Cerny y sus colegas sometieron el compuesto a fuertes choques, generando altas temperaturas, dentro de un molino de bolas. Este es un método de eficiencia energética que se usa ampliamente en la industria del cemento. Una vez hecho esto, se puso a prueba el material.
Sabiendo que para que una batería funcione, el electrolito, ya sea líquido o sólido, debe estar en contacto íntimo con los electrodos positivo y negativo, los científicos tenían que asegurarse de que el que desarrollaron estuviera contenido firmemente dentro de la batería.
“Para lograr eso, se debe aplicar presión por medio de tornillos o resortes. Buscamos la 'fuerza' ideal para ejercer sobre nuestro electrolito sólido”, dijo el coautor Matteo Brighi. “Se demostró que esto debería ser alrededor de 400 atmósferas, equivalente a la presión bajo el agua a una profundidad de 4, 000 metros, lo que se puede lograr muy fácilmente con unas pocas vueltas de tornillo.”
En opinión de Cerny y Brighi, estos descubrimientos allanan el camino para facilitar la producción de baterías de sodio, especialmente en la industria automotriz.
