Investigadores han desarrollado una batería de sodio de estado sólido que mantiene su rendimiento a temperaturas bajo cero. Desarrollada por investigadores de la Universidad de California en San Diego, esta batería podría ayudar a reemplazar los dispositivos de energía basados en litio.
Los investigadores también revelaron que el sodio es una alternativa barata, abundante y menos dañina, pero las baterías de estado sólido que crearon actualmente no funcionan bien a temperatura ambiente.
Los ingenieros calentaron una forma semiestable de hidruroborato de sodio hasta que comenzó a cristalizar, y luego la enfriaron rápidamente para estabilizar cinéticamente la estructura cristalina. Esta es una técnica ampliamente reconocida, pero nunca antes se había aplicado a un electrolito sólido.
Esa familiaridad podría ayudar a convertir esta innovación de laboratorio en un producto real en el futuro, dicen los investigadores.
"No se trata de sodio o litio; necesitamos ambos", afirmó la profesora Y. Shirley Meng, de la Escuela Pritzker de Ingeniería Molecular de la Universidad de Chicago (PME de la Universidad de Chicago, EE. UU.). "Al pensar en futuras soluciones de almacenamiento de energía, deberíamos imaginar que la misma fábrica gigante pueda producir productos basados en la química del litio y del sodio. Esta nueva investigación nos acerca a ese objetivo final, a la vez que impulsa el avance de la ciencia fundamental".
El equipo también señala que la química del sodio es interesante, pero el electrolito sólido de sodio muestra una conductividad iónica limitada a temperatura ambiente.
El trabajo del grupo de UC San Diego combina datos computacionales y experimentales para evaluar la naturaleza metaestable del hidruroborato de sodio y demuestra que el enfriamiento rápido desde el régimen de cristalización bloquea la dinámica de la fase ortorrómbica con una rápida migración de Na+.
Las baterías de sodio de estado sólido ofrecen la esperanza de una solución energética menos dañina para el medio ambiente.
Los investigadores señalan que cuando se combina con un cátodo recubierto de electrolito sólido a base de cloruro, esta fase superestable permite la creación de cátodos compuestos densos y de gran carga de área que mantienen el rendimiento a temperaturas bajo cero.
Dado que el principio básico es estabilizar cinéticamente la estructura aniónica, favoreciendo la difusión, este enfoque es transferible a hidridoboratos relacionados y otras químicas de clústeres aniónicos. Este trabajo proporciona una estrategia de diseño práctica y pautas de procesamiento para electrolitos sólidos de alto rendimiento, informa el equipo.
El coautor Sam Oh, del Instituto A*STAR de Investigación e Ingeniería de Materiales de Singapur, dijo que la investigación ayuda a poner al sodio en un campo de juego más nivelado con el litio en términos de rendimiento electroquímico.
El avance que logramos es que estamos estabilizando una estructura semiestable nunca antes descrita. Esta estructura semiestable de hidruroborato de sodio presenta una conductividad iónica muy alta, al menos un orden de magnitud superior a la descrita en la literatura, y de tres a cuatro órdenes de magnitud superior a la del propio precursor.
Esta investigación ofrece la posibilidad de utilizar una materia prima mucho más barata y de fácil acceso que el litio. Durante muchos años, junto con el desarrollo de dispositivos digitales portátiles, la humanidad ha tenido que hacer enormes concesiones ambientales al extraer y refinar el litio.
Fuente: https://khoahocdoisong.vn/pin-natri-the-ran-co-trien-vong-thay-the-cho-cac-loai-pin-lithium-post2149056855.html
Kommentar (0)