Nuevo material puede crear baterías más económicas y respetuosas con el medioambiente

Nuevo material puede crear baterías más económicas y respetuosas con el medioambiente
  • Se podrán usar para alimentar dispositivos de próxima generación y coches eléctricos

La tecnología de iones de litio es la reina en la batalla de las baterías. La usan desde teléfonos móviles hasta un número creciente de vehículos eléctricos en la carretera.

Pero un nuevo material basado en el manganeso y sodio basado en iones de sodio desarrollado en la Universidad de Texas en Dallas, en colaboración con la Universidad Nacional de Seúl, podría convertirse en un competidor, ofreciendo una opción potencialmente más barata y más respetuosa con el medio ambiente para alimentar dispositivos de próxima generación y coches eléctricos.

El costo de la batería es una cuestión importante, dice el Dr. Kyeongjae Cho, profesor de ciencia de materiales e ingeniería en la Escuela de Ingeniería y Ciencias de la Computación de Erik Jonsson y autor principal de un documento que describe el nuevo material en la revista Advanced Materials.

A medida que los fabricantes -y consumidores- hacen más presión para que existan más vehículos eléctricos (EVs), la producción de litio puede tener dificultades para mantenerse al día con la creciente demanda, afirma Cho. Según un reciente informe de la Agencia Internacional de la Energía, el stock mundial de automóviles eléctricos superó los 2 millones de vehículos en 2016 tras cruzar la marca de 1 millón en 2015. El informe señala que, dependiendo del entorno político, existe una buena probabilidad de que oscilen entre los 9 millones y los 20 millones en 2020 y entre los 40 millones y los 70 millones para 2025.

En términos de ahorro de costes en la batería EV, el uso de sodio sería menos costoso porque el sodio es más abundante, pero tiene algunos inconvenientes.

“El litio es un recurso más caro y limitado que se debe extraer de sólo algunas áreas en el mundo”, dijo Cho. Desafortunadamente, aunque las baterías de ion sodio pueden ser menos costosas que las que usan litio, el sodio tiende a proporcionar una densidad energética 20 por ciento más baja que el litio”. La densidad de energía, o capacidad de almacenamiento de energía, de una batería determina el tiempo de ejecución de un dispositivo.

“Usamos nuestra experiencia previa y pensamos en estos temas – ¿cómo podemos combinar estas ideas para llegar a algo nuevo para resolver el problema?” Dijo Cho.

Una batería consiste en un electrodo positivo, o cátodo; Un electrodo negativo o ánodo; Y un electrolito en el medio. En una batería estándar de iones de litio, el cátodo está hecho de litio, cobalto, níquel y oxígeno, mientras que el ánodo está hecho de grafito, un tipo de carbono. Cuando la batería se carga, los iones de litio se mueven a través del electrolito hasta el ánodo y se fijan al carbono. Durante la descarga, los iones de litio se mueven de nuevo al cátodo y proporcionan energía eléctrica para ejecutar dispositivos.

“Nuestro material de ion sodio es más estable, pero todavía mantiene la alta capacidad de energía del litio”, dijo Cho. “Y creemos que esto es escalable, que es el punto central de nuestra investigación. Queremos hacer que el material se puedan producir en masa”.

En el diseño desarrollado por Cho y sus colegas, el sodio reemplaza la mayor parte del litio en el cátodo, y el manganeso se utiliza en lugar de los elementos más caros y más raros de cobalto y níquel.

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