Las baterías de iones de litio pueden alimentar todos los dispositivos portátiles de la Tierra, sin mencionar los vehículos eléctricos, los hogares y las instalaciones de almacenamiento de energía. Sin embargo, los científicos siempre están buscando nuevos tipos de baterías, y la química de sodio-azufre parece ser una alternativa prometedora para una batería nueva. Eso si los ingenieros solucionan su baja densidad de potencia y su corta vida útil.
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Los investigadores están experimentando con diversas químicas de baterías en busca del “santo grial” de un medio de almacenamiento de energía. No porque las baterías de Li-Ion que se utilizan ampliamente hoy en día sean imperfectas (lo son). Sino porque la obtención del litio es cada vez más problemática y otras materias primas se están volviendo caras y escasas. Uno de los materiales más prometedores para sustituir al litio es el sodio. Las baterías de sodio se llevan desarrollando desde hace mucho tiempo, ya que son más baratas y estables.
Sin embargo, se sabe que las baterías a base de sodio tienen una densidad de energía menor que las actuales celdas de iones de litio. Esto los hace menos ideales para su uso en vehículos eléctricos y otras aplicaciones donde es fundamental poner una gran cantidad de energía en un volumen pequeño. No solo eso, sino que su vida útil es significativamente más corta que la de las mejores celdas de Li-Ion actuales. Sin embargo, una nueva batería de sodio desarrollada en la Universidad de Sydney, Australia, promete resolver estos problemas.
La nueva celda de batería utiliza azufre de sodio, que se puede procesar de forma económica a partir de agua de mar. Las baterías de azufre de sodio no son nada nuevo, pero los investigadores han empleado un cátodo especialmente diseñado que aumenta la reactividad del azufre y la reversibilidad de las reacciones entre el azufre y el sodio. Más específicamente, utilizaron pirólisis para cargar cátodos de grafeno con una masa récord de azufre, lo que dio como resultado una celda de batería de alto rendimiento que funciona a temperatura ambiente.
Las nuevas celdas ofrecieron una estabilidad cíclica sin precedentes y una alta capacidad de 1.017 mAh/gramo. Más importante aún, las celdas tenían una tasa de desvanecimiento de capacidad baja de 0,051 TP3T por ciclo durante 1000 ciclos, conservando así la mitad de su capacidad inicial después de 1000 ciclos. Normalmente, la lenta reactividad del azufre y el efecto de transporte de los polisulfuros son responsables de la rápida pérdida de capacidad de las baterías de sodio.
El estudio, “Cátodo de sitio dual disperso atómicamente con una carga récord de masa de azufre para baterías de sodio y azufre de alto rendimiento a temperatura ambiente”, se publicó recientemente en Advanced Materials. Aunque los investigadores utilizaron un prototipo de batería experimental para probar sus teorías, eso no significa que veremos la batería de sodio entrar en producción en el corto plazo.
