Baterías de iones de sodio duraderas

Un nuevo y muy avanzado diseño para las pilas o baterías de iones de sodio soluciona impedimentos técnicos que limitaban notablemente la vida útil de las baterías de este tipo y que obstaculizaban su salto a gran escala al mercado.

El avance es obra del equipo de Jiguang (Jason) Zhang, pionero en tecnologías para baterías, que cuenta con más de 23 inventos patentados en tecnología de almacenamiento de energía y que trabaja en el Laboratorio Nacional estadounidense del Pacífico Noroeste (PPNL).

Al ser abundante y barato, el sodio ha venido siendo desde hace tiempo un candidato prometedor para tecnologías de baterías alternativas. Pero la modesta duración de las baterías de iones de sodio ha obstaculizado sus aplicaciones a gran escala.

En las pruebas de laboratorio, la nueva batería de iones de sodio diseñada por el equipo de Zhang ha demostrado tener una longevidad mucho mayor que todas las anteriores de su tipo.

Un ingenioso cambio en los ingredientes que componen el núcleo líquido de la batería evita los problemas de rendimiento que han afectado a las baterías basadas en sodio.

Estamos pues ante la receta de una batería a la que algún día, seguramente más pronto que tarde, veremos alimentar vehículos eléctricos y almacenar energía solar.

Jiguang (Jason) Zhang sostiene en la mano una de las nuevas baterías de iones de sodio. (Foto: Andrea Starr / Pacific Northwest National Laboratory)

Otra característica a favor de estas baterías de iones de sodio es que son respetuosas con el medio ambiente. Además, cuentan con medidas de seguridad especiales para evitar que se sobrecalienten peligrosamente y provoquen incendios.

En las baterías, el electrolito es la "sangre" circulante que mantiene el flujo de energía. El electrolito se forma al disolver sales en disolventes, lo que da lugar a iones cargados que fluyen entre los electrodos positivo y negativo. Con el paso del tiempo, las reacciones electroquímicas que mantienen la energía fluyendo se vuelven lentas, y la batería ya no puede recargarse debidamente. En las tecnologías actuales de baterías de iones de sodio, este proceso de degradación ocurre mucho más rápido que en las baterías comparables de iones de litio.

El equipo de Zhang, Yan Jin y Phung Le solucionó ese problema cambiando la solución líquida y el tipo de sal que fluye por ella para crear una receta de electrolito totalmente nueva. En las pruebas de laboratorio, el nuevo diseño demostró ser muy duradero, manteniendo el 90 por ciento de la capacidad de su celda después de 300 ciclos a 4,2 voltios, lo que es muy superior a lo conseguido por la mayoría de las baterías de iones de sodio creadas anteriormente.

Zhang y sus colegas exponen los detalles técnicos de su nueva batería de iones de sodio en la revista académica Nature Energy, bajo el título “Low-solvation electrolytes for high-voltage sodium-ion batteries”. (Fuente: NCYT de Amazings)