Ni baterías de litio ni de sodio: una solución ingeniosa que reúne lo mejor de ambos mundos

 

Un equipo de científicos de la Universidad Estatal de Arizona está fabricando materiales de litio-sodio para lograr baterías más baratas y aliviar el problema del suministro global de litio.

Las baterías de iones de litio se utilizan hoy en día en la práctica totalidad de las aplicaciones, tanto en dispositivos electrónicos como en vehículos eléctricos. Su ventaja radica en su correcta densidad de energía, junto a su vida útil, su velocidad de recarga y su coste. No son las mejores en ninguno de estos apartados, pero cumplen en todos ellos. Su mayor inconveniente es que su principal componente, el litio, sufre variaciones de precio por concentrarse en pocos países.

A medida que aumenta la demanda de vehículos eléctricos y de las instalaciones estacionarias de almacenamiento de electricidad, el litio ha ido modificando su precio. El problema radica más en la estabilidad que en el coste.

Por otro lado, el sodio es un material que se obtiene de los océanos o de la corteza terrestre y, por lo tanto, es barato, abundante y sostenible, lo que lo convierte en un gran candidato para el almacenamiento de energía a gran escala. Es el sexto elemento más abundante en la tierra: es ilimitado y sostenible, ya que se cosecha, no se extrae. Además, ofrecen algunas ventajas más: la sostenibilidad de la obtención de las materias primas, la asequibilidad y la mayor seguridad. Sin embargo, las baterías de sodio no tienen tanta energía como las de litio y también dan problemas de degradación a la hora de cargarse y descargarse.

Recientemente, el estudiante de doctorado Tullio Geraci y la profesora Alexandra Navrotsky han estudiado una solución que parece lógica. Dos elementos que están tan cerca en la tabla periódica deberían poder mezclase, aunando así el potencial de ambos materiales. Por eso, han comenzado a fabricar materiales de litio-sodio y a caracterizar sus estructuras, homogeneidad y propiedades termodinámicas con el objetivo de comprobar hasta dónde se puede llegar.

Utilizan una técnica especializada, desarrollada y optimizada en el laboratorio Navrotsky (calorimetría de solución de fusión de óxido a alta temperatura) para medir la estabilidad energética de los materiales, mientras que los experimentos de calentamiento determinan su posible descomposición en uso.

Los investigadores han presentado sus resultados en la conferencia de geoquímica Goldschmidt. Allí, Geraci afirmó que habían mezclado “pequeñas cantidades de sodio con litio, probando su estabilidad y luego viendo cómo funcionaba”. Según recuerda, “cuando comenzamos, la estabilidad no era prometedora. Lo primero que necesitábamos comprobar era si la mezcla se mantenía en una forma utilizable. Y, a medida que aumentábamos la cantidad, vimos que la estabilidad del contenido de sodio mejoró”.

Hasta ahora, han añadido a la mezcla un 10% de sodio y “todavía es termodinámicamente estable. Creemos que podemos aumentar esto hasta alrededor del 20% antes de que veamos una diferencia significativa en el rendimiento.

Geraci explicó que, al principio, no estaban seguros “de si estas diluciones de Li/Na se podrían hacer. Sorprendentemente, descubrimos que las más débiles tienden a descomponerse y pierden su homogeneidad y estructura cristalina, lo que es importante para producir una batería. Una vez que encontremos la combinación óptima, entregaremos nuestros hallazgos a los tecnólogos para producir las primeras baterías de sodio-litio”. El científico afirma que estos son “los primeros pasos en el desarrollo de una nueva tecnología de baterías".

El trabajo ha sido publicado por Eureka Alert y está todavía pendiente de la revisión por pares.

Font, article de Gonzalo García per a "Híbridos y eléctricos"