Las baterías de iones de sodio son candidatas a convertirse en una alternativa a las más extendidas en la actualidad, que son las baterías de iones de litio. ¿Por qué? Por la abundancia de sodio y por el potencialmente largo ciclo de vida de las baterías con este tipo de química. Sin embargo, aunque tienen algunas ventajas importantes, también han tenido siempre un inconveniente y es la estabilidad de las mismas. Pero parece que han encontrado la solución.
El gran inconveniente de las baterías de iones de sodio está en la rápida disolución del SEI frente a una batería de iones de litio. En las que se utilizan en la actualidad se produce disolución también, pero mucho más lenta. Y esta disolución acelerada en las baterías NIB provoca que el electrolito se agote rápidamente, se produzcan reacciones secundarias y se pierda capacidad de forma irreversible. En definitiva, es lo que ha hecho, al menos hasta ahora, que la estabilidad de las baterías de iones de sodio sea mucho menor.
Encuentran cómo hacer que las baterías de iones de sodio sean estables con voltajes altos
Investigadores del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico han conseguido desarrollar un nuevo electrolito que reduce la gravedad de este problema minimizando la solvatación del SEI en el ánodo de las baterías de iones de sodio. Pero además, también forma una capa protectora estable que protege el cátodo. Este desarrollo se ha publicado en Nature Energy, y es el que permitiría que se desarrollen nuevas baterías de iones de sodio de alto voltaje, aptas para coches eléctricos, que sean estables y fiables como las actuales de iones de litio.
El objetivo principal de esta investigación, como detallan en el artículo de Nature Energy, era permitir que las baterías de iones de sodio trabajasen a mayor voltaje y, además, aumentasen su densidad energética. Generalmente los electrolitos disponibles tenían un ciclo de vida reducido al emplear más de 4V, pero han resuelto este problema. Comentan que, resolviendo los problemas de disolución de la capa de protección, con un nuevo electrolito, se consigue extender el ciclo de vida del SEI y mejorar las propiedades de este tipo de baterías.
El nuevo electrolito elimina la disolución de la capa de protección del ánodo. Está hecho de una sal más estable y un disolvente con una constante dieléctrica más baja. Frente a los electrolitos convencionales, que forman una capa protectora rica en componentes orgánicos y fácil de disolver, este nuevo electrolito conduce a la formación de una capa protectora rica en componentes inorgánicos que es más estable.
El resultado de la investigación es que, después de 300 ciclos de vida, han conseguido que su celda de batería de iones de sodio puede mantener más del 90% de su capacidad energética. El próximo paso será continuar aumentando el voltaje de sus celdas para analizar el nivel de estabilidad en especificaciones técnicas más cercanas, por ejemplo, a las de una batería para coche eléctrico.
