Los investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers, en Suecia, proponen un nuevo tipo de grafeno como material maravilloso para fabricar electrodos de alto rendimiento para baterías de sodio.
En un artículo publicado en la revista Science Advances, los científicos explican que el grafeno modificado no sólo permite almacenar iones de sodio, sino que también permite que la capacidad de la batería se equipare a la de las baterías de iones de litio actuales.
En su artículo, el equipo de investigación afirma que, a diferencia del litio, el sodio es abundante y barato, ya que se encuentra en el agua de mar y en la sal de cocina. Pero aunque esta disponibilidad hace que las baterías de iones de sodio sean una alternativa interesante y sostenible para reducir nuestra necesidad de materias primas críticas, se han enfrentado a retos en lo que respecta a la capacidad.
El problema de la capacidad ha hecho que las baterías de iones de sodio no puedan competir con las de iones de litio. Un factor limitante hasta ahora ha sido el grafito, compuesto por capas apiladas de grafeno, que se utiliza como ánodo en las baterías de iones de litio.
Los iones se intercalan en el grafito, lo que significa que pueden entrar y salir de las capas de grafeno y almacenarse para utilizar la energía. Pero los iones de sodio son más grandes que los de litio e interactúan de forma diferente. Por tanto, no pueden almacenarse eficazmente en la estructura del grafeno.
La solución de Chalmers a este problema es añadir una molécula espaciadora en un lado de la capa de grafeno. “Cuando las capas se apilan, la molécula crea un mayor espacio entre las hojas de grafeno y proporciona un punto de interacción, lo que conduce a una capacidad significativamente mayor”, dijo Jinhua Sun, primer autor del estudio, en una declaración a los medios.
Sun explicó que, normalmente, la capacidad de intercalación de sodio en el grafeno estándar es de unos 35 miliamperios hora por gramo (mAh g-1). Esto supone menos de una décima parte de la capacidad de intercalación de iones de litio en el grafeno. Sin embargo, con el nuevo grafeno, la capacidad específica para los iones de sodio es de 332 miliamperios hora por gramo, lo que se acerca al valor del litio en el grafito.
Según el científico, los resultados también mostraron una reversibilidad total y una gran estabilidad de los ciclos.
“La investigación está todavía en una fase inicial, pero los resultados son muy prometedores”, dijo Aleksandar Matic, coautor del estudio. “Esto demuestra que es posible diseñar capas de grafeno con una estructura ordenada que se adapte a los iones de sodio, haciéndolo comparable al grafito”.
El nuevo grafeno tiene una funcionalización química asimétrica en las caras opuestas, por lo que suele llamarse grafeno de Jano, en honor al antiguo dios romano Jano, de dos caras, el dios de los nuevos comienzos.
En este caso, los investigadores creen que el grafeno Jano guarda una buena relación con la mitología romana, ya que puede abrir nuevas puertas a las baterías de iones de sodio de gran capacidad.
Noticia tomada de: MINING / Traducción libre del inglés por World Energy Trade
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