A medida que el mundo avanza hacia la producción de energía limpia, sin duda aumentará la necesidad de baterías limpias para el transporte. Hasta ahora, la solución más eficiente que tenemos son las baterías de iones de litio, pero tienen muchas desventajas.
Las baterías de iones de sodio tienen un enorme potencial como alternativa, pero su tecnología les está dando muchos dolores de cabeza a los científicos. Ahora los investigadores de la Universidad de Ginebra creen que los han resuelto.
Problemas con la batería de iones de litio se discutieron más de una vez. No son muy seguros porque su electrolito líquido puede encenderse en varios accidentes. Además, el litio en sí se encuentra en una parte bastante pequeña de la Tierra. Los científicos dicen que esto planteará los mismos problemas geopolíticos en el futuro que el petróleo ahora. Finalmente, a medida que avanza la tecnología, siempre debemos buscar mejores soluciones.
El sodio, vecino del litio en la tabla periódica de elementos, es un buen candidato para reemplazar este metal raro y precioso. Tenemos mucho sodio en todas partes. Al menos en teoría, las baterías de iones de sodio podrían ser más seguras y potentes si se usara un electrolito sólido. Sin embargo, hay un problema: el sodio es más pesado que el litio, lo que dificulta su paso a través del electrolito.
En 2013-2014, científicos japoneses y estadounidenses descubrieron que los hidroboratos pueden ser excelentes electrolitos para las baterías de sodio, pero solo después de alcanzar una temperatura de 120 C. Estas temperaturas son simplemente inaceptablemente altas para las baterías de uso diario, pero los investigadores en Ginebra que han estado trabajando con hidroboratos durante décadas han visto una solución a este problema.
Los cristalógrafos de Ginebra (químicos de cristal) comenzaron a mejorar el electrolito de hidroborato y lograron excelentes resultados.
“Pudimos usar el electrolito de hidroborato en el rango de temperatura desde la temperatura ambiente hasta los 250 C sin ningún problema de seguridad”, dijo Radovan Cerny, gerente de proyecto.
Los investigadores también acogieron con satisfacción el hecho de que las baterías de iones de sodio que están desarrollando serán aún más potentes.
¿Cómo hicieron esto los investigadores? La respuesta a este acertijo se encontró en el caos. Los cristalógrafos han confundido la composición generalmente ordenada de los hidroboratos al crear esferas de boro e hidrógeno con carga negativa. Los espacios entre ellos eran lo suficientemente grandes como para que los iones de sodio cargados positivamente se movieran entre un electrodo y el otro. La formulación mixta, aunque ineficaz, permite que los iones de sodio se muevan libremente.
Los investigadores dicen que están desarrollando una batería ideal basada en un electrolito sólido con una estructura imperfecta. Todavía queda mucho trabajo por hacer antes de fabricar y probar estas baterías. Pero los primeros resultados son realmente buenos.
Las baterías de iones de sodio pueden reemplazar las celdas de iones de litio, haciéndolas más seguras, más baratas y más ecológicas.