Una nueva química de la batería de iones de sodio que muestra un rendimiento superior a las baterías de sodio de última generación existentes podría ser el catalizador para permitir la producción en masa de la tecnología emergente para el almacenamiento de energía a gran escala. como en aplicaciones que incluyen el almacenamiento de energía solar para sitios industriales.

A pesar del atractivo del sodio como de bajo costo, bloque de construcción abundante y respetuoso con el medio ambiente para el almacenamiento de energía, es un participante relativamente nuevo en el campo de la investigación y el desarrollo de tecnología de baterías.

Un problema clave para las baterías de iones de sodio es que muchos de los materiales activos utilizados en su química son sensibles al aire; la exposición incluso a unas pocas moléculas de aire puede degradar el material y reducir el rendimiento de la batería.

Esto también ha significado que se necesitan equipos especializados para eliminar el aire para procesar los materiales. aumentando su costo.

Potente y factible

Abordar tanto el rendimiento del material como los problemas de viabilidad industrial, Investigadores del Instituto de Materiales Superconductores y Electrónicos (ISEM) de la Universidad de Wollongong (UOW) han desarrollado con éxito un material basado en metales de transición que no es sensible al aire y, por lo tanto, puede producirse en masa con mucha más facilidad.

El material tiene el beneficio adicional de una excelente estabilidad cíclica, aumentando su atractivo para los fabricantes de baterías comerciales.

"Uno de los problemas actuales de las baterías es el ciclo de vida, o cuántas veces puede cargarse y descargarse de forma eficaz, ", dijo el investigador principal, el Dr. Wenbin Luo.

"Pudimos basarnos en investigaciones anteriores para fabricar celdas de batería de prueba de concepto para mostrar el rendimiento de este material, y mostró una fantástica densidad de energía y ciclo de vida.

"Además, Desarrollamos los procesos para fabricar este material de forma económica y sencilla, lo cual es una gran parte para que sea atractivo para la comercialización ".

El siguiente paso es optimizar el material para obtener la máxima cantidad de ciclos de las baterías, que será un factor clave en la viabilidad comercial de las baterías de iones de sodio.

"Con nuevos materiales y técnicas de procesamiento, podemos enfocarnos en un mayor desarrollo que allanará el camino para la transición a la comercialización de esta alternativa emocionante y muy necesaria a las baterías de iones de litio".

Este material, reportado recientemente en la revista Materiales energéticos avanzados , se desarrolló como una colaboración entre investigadores de ISEM y la Universidad de Tecnología Electrónica de Guilin en China y proporciona un gran paso adelante en el desarrollo de baterías de iones de sodio para aplicaciones prácticas.

Del laboratorio a la línea de producción

En un segundo artículo, también publicado recientemente en la revista Materiales energéticos avanzados , Se invitó a investigadores del ISEM a revisar el estado actual de la investigación sobre baterías de iones de sodio en todo el mundo. particularmente los factores que frenan una comercialización más amplia de la tecnología.

El desarrollo de baterías de iones de sodio es un área de investigación muy controvertida en materiales energéticos y el documento de revisión proporciona una comprensión profunda del panorama de la investigación y el desarrollo.

Aunque los iones de sodio no pueden competir con el litio en la electrónica personal debido a su menor densidad de energía, se considera una alternativa viable para el almacenamiento a gran escala donde el tamaño de la batería es un problema menor.

Hasta la fecha, gran parte de la investigación se ha centrado en afinar los materiales para los componentes principales de la batería, pero se ha puesto poco énfasis en hacer una celda completa.

"El diseño comercial de celda completa incluye la optimización del equilibrio de capacidad entre el cátodo y el ánodo, encontrar una solución de electrolitos estable, elegir aditivos y aglutinantes adecuados, seleccionar un separador, así como los costos de producción de los materiales activos para los electrodos y el costo total de fabricación de las baterías, "Dijo el Dr. Luo.

"Este no siempre es un proceso sencillo, ya que muchos de estos parámetros son interdependientes, por lo que existe una cantidad significativa de ensayo y error al seleccionar la mejor combinación de parámetros de diseño.

"Nuestro artículo de revisión muestra la profundidad de la investigación que muestra la optimización de un solo componente o material, pero también la falta de investigación que reúna todas las partes en concierto ".

En el artículo de revisión, los investigadores identifican indicadores clave para la viabilidad comercial, incluida la estabilidad al aire y al contacto con la humedad, el costo de materiales y fabricación, rendimiento electroquímico, ciclo de vida, compatibilidad de ánodo y cátodo y respeto al medio ambiente.

"En gran medida, cómo el rendimiento del ciclismo, o vida útil de la batería, satisfaga los requisitos de los grandes sistemas de almacenamiento de energía determinará el progreso de su comercialización, "Dijo el Dr. Luo.

"Para el almacenamiento a gran escala, necesitamos desarrollar baterías que brinden una vida útil prolongada para justificar la inversión ".