Una nueva etapa en la carrera por las baterías asequibles
Estas grietas han afectado durante mucho tiempo el rendimiento de estas baterías, limitando su vida útil. Un equipo de investigadores de Argonne ha desarrollado recientemente un método que parece resolver este problema recurrente.
Ilustración artística que muestra cómo una reducción en la tasa de calentamiento durante la preparación del cátodo elimina las grietas.
Crédito: Argonne National Laboratory.
Para comprender la causa de estas grietas, los científicos analizaron la estructura misma de las partículas del cátodo, que presentan un núcleo rico en níquel y una cubierta de cobalto y manganeso. Esta configuración particular permite una gran capacidad de almacenamiento, pero el desequilibrio entre los materiales provoca tensiones internas, generando grietas durante los ciclos de carga y descarga.
Al modificar la tasa de calentamiento durante la preparación de las partículas, el equipo descubrió que una tasa más lenta permitía reducir estas tensiones. El proceso de síntesis, realizado bajo condiciones muy precisas de temperatura, permitió estabilizar las partículas del cátodo.
El estudio realizado en Argonne reveló que cuando las partículas se calientan a una velocidad de un grado por minuto, no se forman grietas. En cambio, una tasa de calentamiento más rápida de cinco grados por minuto provoca la formación de grietas a partir de los 250 °C.
Este descubrimiento es crucial para el futuro de las baterías de sodio-ion. De hecho, estas baterías, que son menos costosas y más abundantes que las de litio-ion, podrían desempeñar un papel clave en la transición energética, particularmente en el almacenamiento de energías renovables.
Los investigadores continúan mejorando esta tecnología, buscando eliminar el uso de níquel en los cátodos, lo cual permitiría reducir aún más los costos y mejorar la durabilidad. Aunque las baterías de sodio-ion tienen una densidad energética más baja que las de litio, se muestran prometedoras para vehículos eléctricos adaptados a un uso urbano.
La esperanza es desarrollar baterías de sodio-ion tan eficientes como los cátodos actuales de litio-hierro-fosfato, lo que podría hacer que la movilidad eléctrica sea más sostenible.
¿Qué es una batería de sodio-ion?
Una batería de sodio-ion es un tipo de batería recargable que utiliza iones de sodio (Na⁺) para almacenar y liberar energía, a diferencia de las baterías de litio-ion que usan iones de litio. Los iones de sodio se desplazan entre un ánodo y un cátodo durante los ciclos de carga y descarga, creando un flujo de electrones que genera electricidad.
Aunque las baterías de litio-ion dominan el mercado, el sodio es mucho más abundante y menos costoso que el litio. Esto hace que las baterías de sodio-ion sean atractivas, particularmente para aplicaciones que requieren grandes cantidades de almacenamiento de energía, como las redes eléctricas. Sin embargo, estas baterías tienen una densidad energética más baja, lo que significa que almacenan menos energía por unidad de peso o volumen.