Nuevo electrolito para baterías más seguras y limpias

Unos científicos han desarrollado un nuevo material que mejora el rendimiento de las baterías de sodio en estado sólido, una alternativa menos peligrosa y más duradera a las de iones de litio.

Introducidas en el mercado a principios de los años 90, las baterías de iones de litio alimentan ahora la mayoría de nuestros dispositivos electrónicos y vehículos eléctricos. Sin embargo, tienen dos grandes deficiencias. El electrolito líquido que contienen, que permite que los iones positivos fluyan entre los dos electrodos de la batería, es altamente inflamable. Si tiene fugas, puede reaccionar violentamente con el oxígeno, lo que constituye un peligro para los usuarios. El suministro de litio también es problemático: con sus yacimientos distribuidos de forma desigual por todo el mundo, las principales reservas están sujetas a un conflicto geopolítico.

Una alternativa es la batería de sodio. Este elemento químico es abundante en todos los territorios del mundo y también en el mar. Además, resulta más barato que el litio. También es más fácil de reciclar. Sin embargo, sus iones no se mueven con facilidad en el electrolito líquido de las baterías convencionales, por lo que el sodio ha sido tradicionalmente menos eficiente que el litio. Se requiere, por tanto, encontrar un electrolito que haga competitivas a las baterías de sodio.

El equipo de Fabrizio Murgia y Matteo Brighi, de la Universidad de Ginebra (UNIGE) en Suiza, parece que lo ha encontrado. Ha conseguido superar el reto modificando la estructura cristalina de un material compuesto por carbono, boro e hidrógeno.

El electrolito sólido desarrollado por el equipo de la UNIGE permite que los iones se muevan eficazmente dentro de las baterías de sodio. (Imagen: Xavier Ravinet / Olivier Gaumer / UNIGE)

Murgia y sus colegas también han definido la presión ideal que debe aplicarse en la batería para que el nuevo electrolito funcione eficazmente. Para que una batería o pila funcione, el electrolito, ya sea líquido o sólido, debe estar en íntimo contacto con los electrodos positivo y negativo de la pila. Por lo tanto, debe estar firmemente afianzado dentro de la batería. Para conseguirlo, hay que aplicar presión mediante tornillos o muelles. El equipo de Murgia ha determinado que la "fuerza" ideal a ejercer sobre el nuevo electrolito sólido debe ser de unas 400 atmósferas, equivalente a la presión bajo el agua a una profundidad de 4.000 metros, lo que se puede conseguir muy fácilmente con unas cuantas vueltas de tornillo.

Esto lo detallan Murgia y sus colegas en la revista académica Advanced Materials Interfaces. Su estudio se titula “Mechanical Behavior and Dendrite Resistance of closo-Hydroborate Solid Electrolyte”.

Los avances logrados en esta línea de investigación y desarrollo abren el camino hacia un aumento espectacular de la implantación de baterías de sodio, especialmente en automóviles y otros vehículos terrestres. (Fuente: NCYT de Amazings)