Un nuevo material más barato para el electrodo positivo mejora las baterías de sodio de estado sólido
Se espera mejorar las baterías recargables de alta capacidad y abaratarlas utilizando materiales comunes
La demanda de baterías recargables de alta densidad energética, como las de iones de litio, aumenta cada año, a medida que la sociedad se orienta hacia la neutralidad del carbono. Las baterías de iones de sodio -que tienen una ventaja de recursos sobre las de iones de litio- están atrayendo más atención, ya que se siguen desarrollando nuevos materiales baratos de alto rendimiento.
Arriba a la izquierda: un átomo de hierro se sitúa en el centro de un tetraedro (marrón), rodeado por cuatro átomos de azufre (amarillo). Arriba a la derecha: varios tetraedros pueden combinarse para formar largas cadenas, que pueden ser paralelas entre sí. Abajo: los átomos de sodio (verde) entran o salen de los tetraedros, durante la oxidación y la reducción, de forma altamente reversible para cargar o descargar la pila, manteniendo la estructura intacta.
Atsushi Sakuda, OMU
Un grupo de investigación dirigido por el profesor asociado Atsushi Sakuda, el presidente Masahiro Tatsumisago y el profesor Akitoshi Hayashi, de la Escuela de Postgrado de Ingeniería de la Universidad Metropolitana de Osaka, ha desarrollado con éxito un nuevo electrodo positivo, hecho de Na2FeS2, para baterías de sodio de estado sólido. Las baterías tienen una gran capacidad de almacenamiento de energía, una alta reversibilidad y utilizan elementos baratos y fácilmente disponibles.
Además, las baterías que utilizan el Na2FeS2 como electrodo positivo pueden cargarse y descargarse durante más de 300 ciclos, debido a la singular estructura cristalina del Na2FeS2 que confiere al electrodo una larga vida útil. La mayoría de los electrodos de sulfuro metálico de alta capacidad se basan en reacciones de tipo conversión, durante las cuales los grandes reordenamientos -durante la carga y la descarga- se asocian a reacciones no homogéneas y a la degradación. El Na2FeS2, en cambio, consigue un alto grado de reversibilidad durante la carga y la descarga, al experimentar reacciones de tipo inserción, que permiten al electrodo conservar su estructura cristalina durante muchos ciclos.
"Los nuevos electrodos positivos de Na2FeS2 están bien equilibrados en cuanto a materiales, coste y vida útil; esperamos que se puedan utilizar en la práctica en baterías de sodio de estado sólido", concluyó el profesor Sakuda. "En el futuro, seguiremos investigando para desarrollar baterías de sodio de estado sólido más baratas y con un rendimiento aún mayor, examinando la entrada y salida de energía para la recarga rápida, así como la fabricación y prueba de materiales anódicos superiores".
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