Las baterías de iones de sodio están preparadas para reemplazar las baterías de iones de litio para el almacenamiento de energía eléctrica a gran escala. Ofrecen varias ventajas sobre las baterías de iones de litio, particularmente debido a la abundancia generalizada de sodio.

Sin embargo, es difícil desarrollar cátodos de sodio, materiales a través de los cuales los electrones pueden entrar en una batería. Muchos materiales candidatos son inestables o no pueden soportar altos voltajes.

Para encontrar una solución investigadores de la Universidad de Sungkyunkwan, la Universidad de Texas en Austin, y el Laboratorio Nacional de Brookhaven se volcó hacia la naturaleza. Describen su cátodo de sodio inspirado en huesos de mamíferos en la revista Reseñas de física aplicada .

"Creemos que la naturaleza ofrece una solución muy prometedora para resolver problemas técnicos, "dijo Ho Seok Park, uno de los autores. "Respectivamente, tratamos de encontrar la arquitectura ideal que pueda resolver estas limitaciones cinéticas y de estabilidad ".

Las estructuras óseas de los mamíferos consisten en un interior poroso, hueso esponjoso que permite el almacenamiento y transporte de la médula ósea, rodeado de un duro, Hueso Compacto, que ofrece integridad mecánica y estructural bajo estrés severo.

Siguiendo esta arquitectura de diseño, el grupo creó un sistema poroso de estructuras de Na3V2 (PO4) 3, también conocido como NVP, rodeado por una densa capa de óxido de grafeno reducido (rGO). NVP es un material de cátodo de sodio que transporta iones de sodio rápidamente pero es estructuralmente inestable.

La configuración similar a un hueso ayuda a mejorar la integridad estructural del sistema, reduciendo el daño permanente causado por estrés electroquímico y mecánico. Mientras tanto, la combinación de NVP y rGO crea un entorno más favorable para los iones de sodio, mejorando la estabilidad del sistema. La batería puede cargarse a velocidades ultra altas y mantener más del 90% de su capacidad después de 10, 000 ciclos de descarga y recarga, dependiendo de la tasa de carga.

A pesar de estos avances técnicos prometedores, Los investigadores señalan que el trabajo es actualmente solo una prueba de concepto que demuestra la viabilidad de un cátodo de sodio inspirado en huesos de mamíferos. Es necesario realizar un trabajo adicional para realizar las utilizaciones tecnológicas del sistema.

"Una síntesis a gran escala de NVP inspirada en los huesos con alta calidad, la optimización de la composición y estructura de NVP inspirada en los huesos, y se cree que la fabricación y prueba de electrodos con gran área y alta carga son necesarios para aplicaciones más prácticas, "Dijo Park.