Una posible nueva química de batería llamada ion sodio ha surgido como una tecnología de electrodos que puede ofrecer la misma densidad de energía que las baterías de iones de litio de los vehículos eléctricos actuales, pero sin las credenciales ambientales inestables, las dudas de disponibilidad a largo plazo y los altos costos.
La tecnología se está investigando en la Universidad Tecnológica Chalmers de Gotemburgo y utiliza un nuevo tipo de grafeno para almacenar uno de los iones metálicos más abundantes y de bajo costo del mundo, el sodio. Como ingrediente principal del agua de mar y del material que rociamos en nuestro pescado y patatas fritas, por ejemplo, el sodio es económico y podría reducir la necesidad de materias primas raras.
Mucho antes de que las baterías de iones de litio se convirtieran en algo e incluso antes de que se volvieran remotamente sostenibles como baterías de vehículos eléctricos, se estaba investigando una alternativa a la tecnología de plomo-ácido que se había utilizado desde el siglo XIX. El plomo ácido está limitado por una densidad de energía relativamente baja, lo que excluye su uso como batería de vehículos eléctricos modernos, y a fines de la década de 1970 había sido abandonado en gran medida por los fabricantes, que comenzaron a buscar tecnologías de baterías de alta energía.
Uno de ellos fue el azufre de sodio, que BMW probó a fines de la década de 1980. Las baterías, desarrolladas por Asea Brown Boveri, fueron pioneras en el BMW Serie 3 y finalmente alcanzaron una capacidad de 22kWh. Animado por su potencial, BMW desarrolló el E1 liviano con cuerpo de plástico y su batería de 200 kg le dio un alcance de 200 millas. En 1993, BMW cambió a una batería «Zebra» de cloruro de sodio-níquel para el E2, luego de nuevo una batería de níquel-cadmio instalada en un Serie 3, y finalmente el proyecto Mini E que usaba una batería de iones de litio de 35 kWh.
Al igual que las celdas de iones de litio, los ánodos de las baterías de iones de sodio están basados en grafito. En ambos tipos de baterías, los iones están intercalados con grafito, lo que significa que se insertan en su estructura formada por capas superpuestas de grafeno. Los iones de sodio son más grandes que los iones de litio y no se pueden almacenar en la estructura de grafito de manera tan eficiente. Como resultado, las baterías de iones de sodio hasta ahora no han podido igualar la capacidad 10 veces mayor de sus contrapartes de iones de litio.
Para resolver este problema, los científicos agregaron un espaciador molecular a un lado de cada capa de grafeno para crear más espacio entre ellas. El espacio adicional permite que los iones de sodio entren y salgan de la estructura de grafito más fácilmente y esto a su vez produce una capacidad de batería mucho mayor. Las capas de grafeno suelen ser químicamente iguales en ambos lados, por lo que los científicos han llamado a esta versión «Jano», en honor al dios romano de dos caras de los nuevos comienzos.
La investigación aún se encuentra en las primeras etapas y lejos de convertirse en una realidad en aplicaciones industriales, pero la tecnología está demostrando ser completamente reversible (que es la capacidad fundamental de una batería para cargarse y descargarse por completo) y también muestra una alta estabilidad de ciclo. se puede cargar y descargar cientos de veces sin perder rendimiento.
Añadir comentario