Investigadores de la Universidad de Wollongong han fabricado un nanomaterial que actúa como un cátodo superior para baterías de sodio-azufre a temperatura ambiente. haciéndolos una opción más atractiva para el almacenamiento de energía a gran escala.

Los resultados de sus investigaciones se publican en Comunicaciones de la naturaleza , donde aparecieron en la página web de los aspectos más destacados de los editores.

Las baterías de sodio-azufre a temperatura ambiente son una propuesta atractiva para el almacenamiento de energía de próxima generación, que será necesario para satisfacer las crecientes demandas. Una batería superior de sodio-azufre a temperatura ambiente con una alta densidad de energía y una vida útil prolongada proporcionaría una tecnología competitiva y de bajo costo para el almacenamiento estacionario a gran escala. promoviendo así el cambio hacia las energías renovables.

Sin embargo, Las baterías de sodio-azufre a temperatura ambiente sufren actualmente un rápido desvanecimiento de su capacidad y una baja capacidad reversible.

Los investigadores superaron este problema mediante la creación de un nanomaterial (nanocristales de sulfuro de níquel implantados en nanotubos de carbono porosos dopados con nitrógeno) que presentaban un rendimiento excelente cuando se usaban como cátodos.

Los investigadores principales, el Dr. Yunxiao Wang y el profesor asociado Shulei Chou, del Instituto de Materiales Superconductores y Electrónicos de la UOW, dijo que su grupo de investigación había estado trabajando en baterías de sodio y azufre a temperatura ambiente desde 2016.

"Por ahora, las densidades de energía reales de las baterías de sodio-azufre están muy lejos de los valores teóricos, "Dijo el Dr. Wang.

"Sus aplicaciones prácticas se ven obstaculizadas principalmente por el cátodo de azufre problemático debido a su naturaleza aislante y la cinética redox lenta, así como la disolución y migración de los intermedios de reacción ".

El equipo de investigación experimentó con varios materiales diferentes antes de su avance. El nuevo nanomaterial no solo ofrece un rendimiento superior, pero también se adapta a la producción a gran escala y, por tanto, a la comercialización.

Doctor. El candidato Sr. Zichao Yan se dedicó a realizar los intrincados experimentos necesarios para este trabajo.

"Probamos muchos hospedadores de carbono, y finalmente encontró que los nanocristales de sulfuro de níquel implantados nanotubos de carbono porosos dopados con nitrógeno como un anfitrión de azufre multifuncional, "Dijo el Sr. Yan.

"Descubrimos que la cadena principal de carbono continua dentro del anfitrión puede proporcionar trayectos cortos de difusión de iones y una velocidad de transferencia rápida. Y los sitios de dopaje con nitrógeno y la superficie polar de sulfuro de níquel son capaces de mejorar la energía de adsorción de los polisulfuros, conduciendo a una fuerte actividad catalítica hacia la oxidación de polisulfuro.

"Esto indica que las baterías de sodio-azufre con este host de azufre podrían ofrecer un ciclo de vida más largo y un alto rendimiento en carga y descarga rápidas".

El siguiente paso, El profesor Chou dijo:era aumentar la producción del material.

"Todos nuestros trabajos anteriores, incluyendo este, se centraron en cómo encontrar un anfitrión eficiente para la investigación a escala de laboratorio. El siguiente paso para nuestro grupo es llevar las baterías de sodio-azufre de la escala de laboratorio a la escala de la industria, y hacer una aplicación real para este sistema de batería ".