Todos conocemos las baterías de iones de litio Li-ion recargables y eficientes que se encuentran en nuestros teléfonos inteligentes, computadoras portátiles y también en automóviles eléctricos.
Desafortunadamente, el litio es un recurso limitado, por lo que será un desafío satisfacer la creciente demanda mundial de baterías relativamente baratas. Por lo tanto, los investigadores ahora están buscando alternativas a la batería de iones de litio.
Una alternativa prometedora es reemplazar el litio con el sodio metálico, para fabricar baterías de iones de Na. El sodio se encuentra en grandes cantidades en el agua de mar y se puede extraer fácilmente de él.
"La batería de iones de Na todavía está en desarrollo, y los investigadores están trabajando para aumentar su vida útil, reducir su tiempo de carga y fabricar baterías que puedan entregar muchos vatios", dice el líder de investigación Dorthe Bomholdt Ravnsbæk del Departamento de Física, Químicay Farmacia en la Universidad del Sur de Dinamarca.
Ella y su equipo están preocupados por desarrollar nuevas y mejores baterías recargables que puedan reemplazar las baterías de iones de litio ampliamente utilizadas de hoy en día.
Para que las baterías de iones de Na se conviertan en una alternativa, se deben desarrollar mejores materiales de electrodos, algo que ella y sus colegas de la Universidad de Tecnología y el Instituto de Tecnología de Massachusetts, EE. UU., Han analizado en un nuevo estudio publicado en la revista Materiales de energía aplicada de ACS .
Pero antes de ver los detalles de este estudio, echemos un vistazo a por qué la batería de iones de Na tiene el potencial de convertirse en el próximo gran éxito de la batería.
"Una ventaja obvia es que el sodio es un recurso fácilmente disponible, que se encuentra en grandes cantidades en el agua de mar. El litio, por otro lado, es un recurso limitado que se extrae solo en unos pocos lugares del mundo".explica Dorthe Bomholdt Ravnsbæk.
Otra ventaja es que las baterías de iones de litio no necesitan cobalto, que todavía se necesita en las baterías de iones de litio. La mayoría del cobalto que se usa hoy en día para fabricar baterías de iones de litio se extrae en la República Democrática del Congo, donde la rebelión, la minería desorganizada y el trabajo infantil crean incertidumbre y reparos morales con respecto al comercio de cobalto del país.
También cuenta con el lado positivo de que las baterías de iones de Na se pueden producir en las mismas fábricas que fabrican baterías de iones de litio en la actualidad.
En su nuevo estudio, Dorthe Bomholdt Ravnsbæk y sus colegas han investigado un nuevo material de electrodo basado en hierro, manganeso y fósforo.
Lo nuevo sobre el material es la adición del elemento manganeso, que no solo le da a la batería un voltaje más alto voltios, sino que también aumenta la capacidad de la batería y es probable que entregue más vatios. Esto se debe a las transformacionesque ocurren a nivel atómico durante la descarga y la carga cambian significativamente por la presencia de manganeso.
"Se han observado efectos similares en las baterías de iones de litio, pero es muy sorprendente que el efecto se conserve en una batería de iones de Na, ya que la interacción entre el electrodo y los iones de Na es muy diferente de la de los iones de Li", dice Dorthe Bomholdt Ravnsbæk.
Ella no intentará predecir cuándo podemos esperar encontrar baterías de iones de Na a base de agua de mar en nuestros teléfonos y autos eléctricos, porque todavía hay algunos desafíos por resolver.
Un desafío es que puede ser difícil fabricar baterías pequeñas de iones de Na. Pero las baterías grandes también tienen valor, por ejemplo, cuando se trata de almacenar energía eólica o solar.
Por lo tanto, en 2019, se inauguró una batería de iones de Na gigantesca de 100 kWh para ser probada por científicos chinos en el Centro de Investigación de Física del Delta del Río Yangtze. La batería gigante consta de más de 600 celdas de batería de iones de Na conectadas, ysuministra energía al edificio que alberga el centro. La corriente almacenada en la batería es corriente excedente de la red principal.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad del sur de Dinamarca . Original escrito por Birgitte Svennevig. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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