El sodio normalmente explota si se expone al agua, pero funciona bien en pilas como polvo, Los investigadores de Purdue lo descubrieron. Crédito:video de la Universidad Purdue / Vilas Po
La mayoría de las baterías actuales se componen de litio raro extraído de las montañas de América del Sur. Si el mundo agota esta fuente, entonces la producción de baterías podría estancarse.
El sodio es una alternativa muy barata y abundante en la tierra al uso de baterías de iones de litio que también se sabe que se vuelven moradas y se combinan si se exponen al agua, incluso solo al agua en el aire.
Los esfuerzos a nivel mundial para hacer que las baterías de iones de sodio sean tan funcionales como las baterías de iones de litio han controlado desde hace mucho tiempo la tendencia del sodio a explotar. pero aún no se ha resuelto cómo evitar que los iones de sodio se "pierdan" durante las primeras veces que una batería se carga y descarga. Ahora, Los investigadores de la Universidad de Purdue crearon una versión en polvo de sodio que soluciona este problema y mantiene la carga correctamente.
"La adición de polvo de sodio fabricado durante el procesamiento del electrodo requiere solo pequeñas modificaciones en el proceso de producción de la batería, "dijo Vilas Pol, Profesor asociado de ingeniería química de Purdue. "Esta es una forma potencial de hacer progresar la tecnología de baterías de iones de sodio en la industria".
El estudio estuvo disponible en línea en junio de 2018 antes de imprimirse el 31 de agosto. 2018 en el Diario de fuentes de energía .
Este trabajo se alinea con la celebración de los saltos gigantes de Purdue, reconociendo los avances globales de la universidad en salud, espacio, inteligencia artificial y sostenibilidad como parte del 150 aniversario de Purdue. Estos son los cuatro temas del Festival de Ideas de la celebración de un año, diseñado para mostrar Purdue como un centro intelectual que resuelve problemas del mundo real.
El investigador de Purdue, Jialiang Tang, ayudó a resolver los problemas de carga en las baterías de iones de sodio que han impedido que la tecnología avance a las pruebas y el uso de la industria. Crédito:Marketing y Medios de Purdue University
Aunque las baterías de iones de sodio serían físicamente más pesadas que la tecnología de iones de litio, Los investigadores han estado investigando las baterías de iones de sodio porque podrían almacenar energía para grandes instalaciones de energía solar y eólica a un costo menor.
El problema es que los iones de sodio se adhieren al extremo de carbono duro de una batería, llamado ánodo, durante los ciclos de carga iniciales y no viajar al extremo del cátodo. Los iones se acumulan en una estructura llamada "interfaz de electrolito sólido".
"Normalmente, la interfaz de electrolitos sólidos es buena porque protege las partículas de carbono del electrolito ácido de una batería, donde se conduce la electricidad, ", Dijo Pol." Pero una gran parte de la interfaz consume los iones de sodio que necesitamos para cargar la batería ".
Los investigadores de Purdue propusieron usar sodio en polvo, que proporciona la cantidad requerida de sodio para que la interfaz del electrolito sólido proteja el carbono, pero no se acumula de forma que consuma iones de sodio.
Minimizaron la exposición del sodio a la humedad que lo haría arder al hacer polvo de sodio en una caja de guantes llena de gas argón. Para hacer el polvo usaron un ultrasonido, la misma herramienta que se usa para monitorear el desarrollo de un feto, para derretir trozos de sodio en un líquido de color púrpura lechoso. El líquido luego se enfrió hasta convertirse en un polvo, y se suspendió en una solución de hexano para dispersar uniformemente las partículas de polvo.
Solo unas pocas gotas de la suspensión de sodio sobre los electrodos del ánodo o cátodo durante su fabricación permiten que una celda de batería de iones de sodio se cargue y descargue con más estabilidad y con mayor capacidad, los requisitos mínimos para una batería funcional.
