La Universidad del Estado de Washington WSU y los investigadores del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico PNNL han creado una batería de iones de sodio que contiene tanta energía y funciona tan bien como algunas químicas comerciales de baterías de iones de litio, lo que permite una tecnología de batería potencialmente viable.de materiales abundantes y baratos.
El equipo informa uno de los mejores resultados hasta la fecha para una batería de iones de sodio. Es capaz de entregar una capacidad similar a algunas baterías de iones de litio y recargarse exitosamente, manteniendo más del 80 por ciento de su carga después de 1,000 ciclos.La investigación, dirigida por Yuehe Lin, profesor de la Facultad de Ingeniería Mecánica y de Materiales de WSU, y Xiaolin Li, un investigador científico principal de PNNL, se publica en la revista, Letras de energía de ACS .
"Este es un desarrollo importante para las baterías de iones de sodio", dijo el Dr. Imre Gyuk, director de Almacenamiento de Energía de la Oficina de Electricidad del Departamento de Energía que apoyó este trabajo en PNNL. "Existe un gran interés en torno al potencial para reemplazarBaterías de iones de litio con iones de Na en muchas aplicaciones "
Las baterías de iones de litio son omnipresentes, se usan en numerosas aplicaciones como teléfonos celulares, computadoras portátiles y vehículos eléctricos. Pero están hechas de materiales, como el cobalto y el litio, que son raros, caros y se encuentran principalmente fuera de los EE. UU.A medida que aumenta la demanda de vehículos eléctricos y el almacenamiento de electricidad, estos materiales serán más difíciles de conseguir y posiblemente más caros. Las baterías a base de litio también serían problemáticas para satisfacer la enorme demanda creciente de almacenamiento de energía de la red eléctrica.
Por otro lado, las baterías de iones de sodio, hechas de sodio barato, abundante y sostenible de los océanos o la corteza terrestre, podrían ser un buen candidato para el almacenamiento de energía a gran escala. Desafortunadamente, no contienen tanta energíacomo baterías de litio.
También tienen problemas para recargarse, ya que sería necesario para un almacenamiento de energía eficaz. Un problema clave para algunos de los materiales catódicos más prometedores es que se acumula una capa de cristales de sodio inactivos en la superficie del cátodo, deteniendo el flujo de sodioiones y, en consecuencia, matar la batería.
"El desafío clave es que la batería tenga una alta densidad de energía y un buen ciclo de vida", dijo Junhua Song, autor principal del artículo y graduado de doctorado de la WSU que ahora está en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.
Como parte del trabajo, el equipo de investigación creó un cátodo de óxido de metal en capas y un electrolito líquido que incluía iones de sodio adicionales, creando una sopa más salada que tenía una mejor interacción con su cátodo. Su diseño de cátodo y sistema de electrolitos permitieron un movimiento continuode iones de sodio, evitando la acumulación de cristales de superficie inactivos y permitiendo la generación de electricidad sin obstáculos.
"Nuestra investigación reveló la correlación esencial entre la evolución de la estructura del cátodo y la interacción de la superficie con el electrolito", dijo Lin. "Estos son los mejores resultados reportados para una batería de iones de sodio con un cátodo en capas, lo que demuestra que esta es una tecnología viableeso puede ser comparable a las baterías de iones de litio ".
Los investigadores ahora están trabajando para comprender mejor la importante interacción entre su electrolito y el cátodo, para que puedan trabajar con diferentes materiales para mejorar el diseño de la batería. También quieren diseñar una batería que no use cobalto, otra relativamente costosa ymetal raro.
"Este trabajo allana el camino hacia las baterías prácticas de iones de sodio, y las ideas fundamentales que obtuvimos sobre la interacción cátodo-electrolito arrojan luz sobre cómo podríamos desarrollar futuros materiales de cátodos libres de cobalto o de bajo contenido de cobalto en baterías de iones de sodio tambiéncomo en otros tipos de química de baterías ", dijo Song." Si podemos encontrar alternativas viables al litio y al cobalto, la batería de iones de sodio podría ser realmente competitiva con las baterías de iones de litio.
"Y eso sería un cambio de juego", agregó.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Washington . Original escrito por Tina Hilding. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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