Los científicos de la Universidad de Birmingham están allanando el camino para cambiar el litio de las baterías de iones de litio por sodio, según una investigación publicada en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense .

Las baterías de iones de litio (LIB) son recargables y se usan ampliamente en computadoras portátiles, teléfonos móviles y en vehículos híbridos y totalmente eléctricos. El vehículo eléctrico es una tecnología crucial para combatir la contaminación en las ciudades y lograr una era de transporte limpio y sostenible.

Sin embargo, el litio es caro y los recursos se distribuyen de forma desigual en todo el planeta. Se utilizan grandes cantidades de agua potable en la extracción de litio y las técnicas de extracción se están volviendo más intensivas en energía a medida que aumenta la demanda de litio, un 'objetivo en sí mismo' en términos de sostenibilidad.

Con la demanda cada vez mayor de coches eléctricos, la necesidad de baterías recargables fiables está aumentando drásticamente, por lo que existe un gran interés en encontrar un portador de carga que no sea el litio que sea barato y de fácil acceso.

El sodio es económico y se puede encontrar en el agua de mar, por lo que es prácticamente ilimitado. Sin embargo, el sodio es un ion más grande que el litio, por lo que no es posible simplemente "cambiarlo" por litio en las tecnologías actuales. Por ejemplo, a diferencia del litio, el sodio no cabe entre las capas de carbono del omnipresente ánodo LIB, grafito.

Los científicos necesitaban encontrar nuevos materiales para actuar como componentes de batería para baterías de iones de sodio que competirán con el litio por su capacidad. velocidad de carga, energía y densidad de potencia.

Ejecutar modelos de mecánica cuántica en supercomputadoras, El equipo del Dr. Andrew Morris del Departamento de Metalurgia y Materiales de la Universidad de Birmingham pudo predecir lo que sucede cuando se inserta sodio en el fósforo.

En colaboración con la Dra. Lauren Marbella y el equipo de la Profesora Clare Grey en la Universidad de Cambridge, quién realizó los experimentos que han verificado las predicciones, encontraron que el fósforo forma hélices en etapas intermedias de carga.

Los investigadores identificaron la composición final del electrodo, que proporciona una capacidad final de los portadores de carga siete veces mayor que la del grafito para el mismo peso. Esto nos brinda nuevos conocimientos sobre cómo fabricar ánodos de iones de sodio de alta capacidad.

El Dr. Andrew Morris dijo:"Esta es una gran victoria para la ciencia de los materiales computacionales. Predijimos cómo se comportaría el fósforo como electrodo en 2016 y ahora pudimos, con el equipo del profesor Grey para proporcionar información sobre los experimentos y aprender a mejorar nuestras predicciones. Es sorprendente lo poderosos que son los enfoques combinados de teoría y experimentación ".