Las baterías de iones de litio son las campeonas actuales en el almacenamiento de energía, porque su utilidad es para todo tipo de aparatos móviles, desde teléfonos hasta vehículos. Pero pese a que este material de electrodos es tan bueno, el litio es relativamente raro, y el coste de la extracción en la minería y refinación puede agotar el presupuesto para aplicaciones a gran escala. La búsqueda de una alternativa más barata ha llevado a algunos científicos a pensar en usar sal común, y ahora un equipo de la Universidad de Stanford ha desarrollado una batería de iones de sodio que hace pensar que será una dura competidora de las baterías de iones de litio en términos de coste por capacidad de almacenamiento.
Como en nuestros océanos y sobre cualquier mesa durante la comida o la cena, la sal está por todas partes, y su capacidad de almacenar energía hace que sea la candidata perfecta para hacerlo al más bajo coste posible. Las baterías basadas en sodio ya se están fabricando para dar soporte a varios productos, desde el formato estándar 18650 que se usa en ordenadores portátiles, hasta un peculiar diseño con un ánodo hecho de una hoja de roble carbonizado.
“Nada puede superar el rendimiento del litio”, dice Zhenan Bao, investigador principal del estudio de Stanford, “pero el litio es tan raro y costoso que necesitamos desarrollar baterías de alto rendimiento pero de bajo coste basadas en elementos abundantes como es el del sodio”.
Para ello, el equipo de Stanford utiliza un cátodo de sal de sodio en el que los iones de sodio cargados positivamente están unidos a iones de mio-inositol cargados negativamente y un ánodo de fósforo – todos los materiales están en la naturaleza y de manera muy abundante. Los investigadores dicen que estudiaron las fuerzas a nivel atómico durante el trabajo y en cómo los iones de sodio se unen y se separan del cátodo, con el fin de mejorar el ciclo de carga-recarga.
Al final, el cátodo de la batería de ion sodio tiene una capacidad reversible de 484 mAh g-1, y una densidad de energía de 726 Wh kg-1. La eficiencia energética de las nuevas baterías, dicen, supera el 87%, y en cuanto al factor de coste, que también es muy importante, los investigadores afirman que estaría por debajo del 80% de lo que cuesta una batería de iones de litio con capacidad de almacenamiento equivalente. Es decir, a mismos términos de rendimiento entre una batería de iones de sodio y una de ión-litio la diferencia en precio sería descomunal.
Los próximos pasos para el equipo es que el ánodo de fósforo participe de una manera más efectiva en la capacidad de la batería. Debe exprimir más el rendimiento de la batería de ion sodio. Para comparar adecuadamente su aportación respecto a las baterías de iones de litio, el equipo también planea examinar la densidad de energía volumétrica del dispositivo, que dicta lo grande que una batería necesita ser para almacenar una cierta cantidad de energía.
Esta posible alternativa a las baterías de ion-litio se suma a la de tantos proyectos que se están llevando a cabo en la carrera por liderar el mercado de las baterías de almacenamiento. Una carrera en la que se quiere cumplir las tres ‘B’: Bueno, bonito y barato.
Fuente: Revista Nature Energy – Universidad de Stanford