Los científicos de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Rusia MISIS (NUST MISIS) junto con sus colegas de Rusia y Alemania han diseñado una sustituto eficaz a las costosas baterías de iones de litio.
Según los autores, han descubierto un método de fabricación de las baterías de sodio que serán mucho más baratas que las de iones de litio y hasta pueden tener una mayor capacidad. Los resultados de la investigación están publicados en la revista Nano Energy.
Actualmente no existe una alternativa eficaz a estas baterías. El litio es un metal alcalino y uno de los elementos más ligeros en la tabla periódica, por eso es difícil encontrarle una sustitución, según los científicos.
Un grupo de científicos de la NUST MISIS, del Instituto de Física Bioquímica dependiente de la Academia de Ciencias de Rusia (IBJF) y del Centro Helmholtz Dresden-Rossendorf (Alemania) encabezado por el profesor titular Arkadi Krasheninnikov han propuesto una alternativa prometedora al metal costoso. Los científicos han demostrado que en caso de "colocar" de una manera especial los átomos de los metales alcalinos se puede obtener una capacidad energética comparable con la del litio.
© CC BY 4.0 / ILYA V.CHEPKASOV, MAHDI GHORBANI-ASL, ZAKHAR I.POPOV, JURGEN H.SMET, ARKADY V.KRASHENINNIKOV / GRAPHICAL ABSTRACT (CROPPED PHOTO)
Sustituto a las baterías de litio
Según los autores, se propone sobreponer varias capas de átomos. Se puede realizar dejando pasar con alta tensión a los átomos de metal a un espacio entre dos hojas de grafeno.
© AP PHOTO / RINGO H.W. CHIU
Según los científicos, el material más prometedor que puede sustituir el litio es el sodio que es mucho más difundido en la naturaleza que el litio. Por ejemplo, la sal de mesa contiene este elemento.
© CC BY 4.0 / ILYA V.CHEPKASOV, MAHDI GHORBANI-ASL, ZAKHAR I.POPOV, JURGEN H.SMET, ARKADY V.KRASHENINNIKOV / GRAPHICAL ABSTRACT (CROPPED PHOTO)
Átomos de espesor entre capas de grafeno del sustituto eficaz a las baterías de litio
Según el modelo diseñado por los expertos, al colocar una capa de sodio de dos átomos de espesor entre dos capas de grafeno, se puede crear un ánodo cuya capacidad será un poco más baja que la del ánodo en las baterías de iones de litio: unos 335 mAh/g en comparación con 372 mAh/g de litio.
"Los cálculos realizados mostraron que un aumento del número de capas de litio conlleva la pérdida de la estabilidad. En caso del sodio, se observa lo contrario: con el aumento del número de capas crece la estabilidad de las estructuras", explica el empleado del Laboratorio de Nanomateriales Inorgánicos de la NUST MISIS y del IBJF, Zajar Popov.
El siguiente paso que tiene que hacer el grupo científico es crear y estudiar modelos experimentales. Según los científicos, en caso de que se consiga éxito, se podrá hablar de la creación de una nueva generación de baterías que no tendrán una capacidad más baja que las de iones de litio y hasta la superará. El coste de las baterías de sodio será considerablemente menor.
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