Los científicos desarrollan una nueva estrategia para baterías sostenibles de sodio y potasio

¡Compártelo!

Científicos asombrados por el rendimiento de baterías sostenibles con implicaciones de gran alcance para los vehículos y dispositivos eléctricos.

Los investigadores de Bristol han desarrollado baterías de iones de sodio y potasio de alto rendimiento que utilizan celulosa de origen sostenible.

Científicos del Instituto de compuestos de Bristol han desarrollado una nueva estrategia de creación de plantillas de hielo unidireccional controlable que puede adaptar el rendimiento electroquímico de las baterías de iones de litio de última generación con sostenibilidad y disponibilidad a gran escala. El artículo se publica en la revista Materiales funcionales avanzados.

Existe una demanda en rápido aumento de almacenamiento de energía sostenible, ético y de bajo costo. Esto se debe en parte al impulso hacia el desarrollo de sistemas de transporte alimentados por baterías, en su mayoría reemplazando motores de gasolina y diésel por vehículos eléctricos, pero también por dispositivos portátiles como teléfonos móviles. Actualmente, estas tecnologías se basan en gran medida en baterías de iones de litio.

Las baterías tienen dos electrodos y un separador, con lo que se llama un electrolito entre ellos que lleva la carga. Existen varios problemas asociados con el uso de litio para estas baterías, incluida la acumulación de metal dentro de los dispositivos que puede provocar cortocircuitos y sobrecalentamiento.

Las alternativas al litio, como las baterías de sodio y potasio, históricamente no se han desempeñado tan bien en términos de su rendimiento de velocidad y la capacidad de usarlas muchas veces. Este rendimiento inferior se debe a los tamaños más grandes de los iones de sodio y potasio y su capacidad para moverse a través de los electrodos de carbono poroso de las baterías.

Otro problema asociado con estas baterías es que no se pueden desechar fácilmente al final de su vida útil, ya que utilizan materiales que no son sostenibles. El costo de los materiales también es un factor y existe la necesidad de proporcionar fuentes más baratas de energía almacenada.

Además, el litio se extrae en países como Chile, Bolivia y Argentina. Esta minería es muy destructiva y hay malos antecedentes de derechos humanos asociados a ella.

Trabajar en el Universidad de bristol en el Bristol Composites Institute, publicado en Materiales funcionales avanzados, y en colaboración con colegio Imperial, ha desarrollado algunos nuevos materiales de electrodos de carbono basados ​​en un sistema de plantillas de hielo. Estos materiales se denominan aerogeles, donde los nanocristales de celulosa (una forma de celulosa de tamaño nanométrico) se forman en una estructura porosa utilizando cristales de hielo que se cultivan y luego se subliman. Esto deja grandes canales dentro de la estructura que pueden transportar los grandes iones de sodio y potasio.

Se ha demostrado que el rendimiento de estas nuevas baterías de iones de sodio y potasio supera a muchos otros sistemas comparables y utiliza un material de origen sostenible: la celulosa.

Autor correspondiente, Steve Eichhorn, Profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad de Bristol y líder mundial en tecnologías basadas en celulosa, dijo: “Nos sorprendió el rendimiento de estas nuevas baterías. Existe un gran potencial para desarrollarlos aún más y producir dispositivos a mayor escala con la tecnología “.

Jing Wang, autor principal y estudiante de doctorado en el Bristol Composites Institute, dijo: “Propusimos una nueva estrategia controlable de plantillas de hielo para fabricar nanocristales de celulosa de bajo costo / aerogeles de carbono derivados del óxido de polietileno con canales jerárquicamente personalizados y alineados verticalmente como materiales de los electrodos, que se pueden utilizar para ajustar bien la capacidad de velocidad y la estabilidad cíclica de las baterías de iones de sodio y potasio.

“Beneficiándose de la renovabilidad del precursor y la escalabilidad a un costo relativamente bajo en el proceso de síntesis ambientalmente benigno, este trabajo podría ofrecer una ruta atractiva para promover aplicaciones a gran escala de vehículos eléctricos sostenibles y redes de almacenamiento de energía a gran escala en un futuro cercano. “

El profesor Eichhorn dijo: “A la luz de estos hallazgos, ahora esperamos colaborar con las industrias para desarrollar esta estrategia a escala industrial y explorar si esta tecnología única se puede extender fácilmente a una variedad de otros sistemas de almacenamiento de energía como zinc, calcio , baterías de iones de magnesio y aluminio, lo que demuestra su potencial universal en los sistemas de almacenamiento de energía de próxima generación “.

Papel: “Aerogeles de carbono sostenibles con plantilla de hielo con canales personalizados jerárquicamente para baterías de iones de sodio y potasio”, por Wang, J; Xu, Z; Eloi, J; Titirici, M; & Eichhorn, S; en Materiales Funcionales Avanzados.

Cortesía de Universidad de bristol.

.
Si ha sido una lectura recomendable, puedes compartir esta noticia con esa persona aficionada a la electricidad.

¡Compártelo!

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *