Investigadores del Instituto de Tecnología de Nagoya (NITech) en Japón han demostrado que un material específico puede actuar como un componente de batería eficiente para baterías de iones de sodio que competirán con las baterías de iones de litio por varias características de la batería. especialmente la velocidad de carga.

El hallazgo fue publicado en Informes científicos en noviembre de 2018 y el estudio fue encabezado por Naoto Tanibata, Doctor., profesor asistente en el Departamento de Cerámica Avanzada de NITech.

Las populares baterías de iones de litio tienen varios beneficios:son recargables y tienen un amplio espectro de aplicaciones. Se utilizan en dispositivos como portátiles y teléfonos móviles, así como en coches híbridos y totalmente eléctricos. El vehículo eléctrico, que es una tecnología vital para combatir la contaminación en las zonas rurales, así como marcar el comienzo de un transporte limpio y sostenible, es un actor importante en los esfuerzos por resolver las crisis energética y ambiental. Una desventaja del litio es el hecho de que es un recurso limitado. No solo es caro, pero su producción anual es (técnicamente) limitada (debido al proceso de secado). Dada la mayor demanda de dispositivos que funcionan con baterías y, en particular, de automóviles eléctricos, la necesidad de encontrar una alternativa al litio, que sea barata y abundante, se está volviendo urgente.

Las baterías de iones de sodio son una alternativa atractiva a las baterías de iones de litio por varias razones. El sodio no es un recurso limitado, es abundante en la corteza terrestre y en el agua de mar. También, Los componentes a base de sodio tienen la posibilidad de producir un tiempo de carga mucho más rápido dado el diseño apropiado de la estructura cristalina. Sin embargo, El sodio no se puede intercambiar simplemente con el litio que se utiliza en los materiales actuales de la batería, ya que tiene un tamaño de iones más grande y una química ligeramente diferente. Por lo tanto, Los investigadores tienen la tarea de encontrar el mejor material para la batería de iones de sodio entre un gran número de candidatos mediante un enfoque de prueba y error.

Los científicos de NITech han encontrado una forma racional y eficiente de solucionar este problema. Después de extraer alrededor de 4300 compuestos de una base de datos de estructura cristalina y luego de un cálculo de alto rendimiento de estos compuestos, uno de ellos arrojó resultados favorables y, por lo tanto, fue un candidato prometedor como componente de batería de iones de sodio. Los investigadores identificaron que Na ₂ V ₃ O ₇ demuestra un rendimiento electroquímico deseable, así como estructuras cristalinas y electrónicas. Este compuesto promete un rendimiento de carga rápido, ya que se puede cargar de forma estable en 6 min. Los investigadores también demostraron que el compuesto proporciona una batería de larga duración y un tiempo de carga corto.

"Nuestro objetivo era abordar el mayor obstáculo al que se enfrentan las baterías a gran escala en aplicaciones como los coches eléctricos que dependen en gran medida de cargas de larga duración. Abordamos el problema mediante una búsqueda que produciría materiales lo suficientemente eficientes como para aumentar el rendimiento de la batería".

A pesar de las características favorables y el impacto general deseado en las baterías de iones de sodio, los investigadores encontraron que Na ₂ V ₃ O ₇ sufrió deterioro en las etapas finales de carga, lo que limita la capacidad de almacenamiento práctica a la mitad de la teórica. Como tal, en sus futuros experimentos, los investigadores pretenden centrarse en mejorar el rendimiento de este material para que pueda permanecer estable durante toda la duración de las etapas de carga. "Nuestro objetivo final es establecer un método que nos permitirá diseñar materiales de batería de manera eficiente mediante una combinación de métodos computacionales y experimentales, "Agrega el Dr. Tanibata.