Científicos de Corea del Sur han desarrollado una batería híbrida compuesta de iones de sodio, que con una alta energía y potencia es capaz de cargarse en cuestión de segundos.
El equipo del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales del KAIST (Korea Advanced Institute of Science and Technology) ha presentado con esta investigación un innovador sistema híbrido de almacenamiento de energía.
El profesor Jeung Ku Kang, líder la investigación, señaló que este dispositivo de almacenamiento es capaz de cargarse rápidamente y alcanzar una densidad de energía de 247 Wh/kg y una densidad de potencia de 34.748 W/kg.
Esta batería representa un gran avance para superar las limitaciones actuales de los sistemas de almacenamiento de energía. Anticipa aplicaciones más amplias en diversos dispositivos electrónicos, incluidos los vehículos eléctricos.
El sodio vs. el litio
El sodio (Na), que es 500 veces más abundante que el litio (Li), ha atraído recientemente una atención significativa por su potencial en las tecnologías de baterías de iones de sodio.
Sin embargo, las baterías de iones de sodio existentes enfrentan limitaciones fundamentales, incluida una menor producción de energía, propiedades de almacenamiento limitadas y tiempos de carga más prolongados.
Esto requiere el desarrollo de materiales de almacenamiento de energía de próxima generación.
Este sistema nuevo integra en su diseño materiales anódicos, normalmente utilizados en baterías con cátodos adecuados para supercondensadores.
Esta combinación permite que el dispositivo alcance altas capacidades de almacenamiento y velocidades de carga y descarga rápidas, lo que lo posiciona como una alternativa viable de próxima generación a las baterías de iones de litio.
Las estructuras organometálicas
Sin embargo, el desarrollo de una batería híbrida con alta energía y alta densidad requiere una mejora en la lenta tasa de almacenamiento de energía de los ánodos de tipo batería, y un avance en la capacidad relativamente baja de los materiales catódicos de tipo supercondensador.
Para tener en cuenta esto, el equipo del profesor utilizó dos estructuras organometálicas distintas para la síntesis optimizada de baterías híbridas.
Este enfoque condujo al desarrollo de un material anódico con una cinética mejorada mediante la inclusión de materiales activos finos en carbono poroso derivado de estructuras organometálicas, tal y como informa el KAIST. Además, se sintetizó un material catódico de alta capacidad.
La combinación de los materiales del cátodo y del ánodo permitió el desarrollo de un sistema de almacenamiento de iones de sodio que optimiza el equilibrio y minimiza las disparidades en las tasas de almacenamiento de energía entre los electrodos.
La celda completa ensamblada, incluidos el ánodo y el cátodo recientemente desarrollados, forma un dispositivo híbrido de almacenamiento de energía de iones de sodio de alto rendimiento.
Este dispositivo supera la densidad de energía de las baterías comerciales de iones de litio y exhibe las características de la densidad de potencia de los supercondensadores.
Se espera que sea adecuado para aplicaciones de carga rápida que van desde vehículos eléctricos hasta dispositivos electrónicos inteligentes y tecnologías aeroespaciales.
