Sincrotrón ALBA
Los químicos del CNRS han sintetizado y estudiado nuevas composiciones de materiales para electrodos positivos de baterías de iones de sodio, que constituyen una alternativa sostenible a las baterías de iones de litio. Estos nuevos electrodos presentan una mayor densidad energética. Un avance científico publicado recientemente en la revista Nature Materials.
Ante la creciente demanda de sistemas de almacenamiento de energía, las baterías de iones de litio de alto rendimiento se han vuelto imbatibles en el mercado. Sin embargo, su impacto ambiental y la distribución desigual de los recursos de litio plantean interrogantes. Sus “primos”, las baterías de iones de sodio, parecen ser una alternativa prometedora dada la abundancia y la distribución más homogénea del sodio. Los distintos materiales posibles para los electrodos son, por tanto, objeto de numerosos estudios para conseguir aumentar su rendimiento, potencia y densidades energéticas. En particular, los materiales llamados NaSICON (conductor superiónico de sodio), compuestos de sodio, vanadio y fosfato, están atrayendo un gran interés como materiales para electrodos positivos porque tienen una estructura cristalina particularmente robusta.
Un equipo internacional de científicos en colaboración con la empresa Tiamat ha publicado recientemente en la revista Nature Materials el descubrimiento de un nuevo compuesto de la familia NaSICON con mayor densidad energética. Para ello, sintetizaron y aislaron químicamente fases hasta entonces inexploradas, con la fórmula general NaxV2(PO4)3 , siendo x entre 1,5 y 2,5. Estos compuestos se obtuvieron mediante un innovador método de síntesis en estado sólido a una temperatura de 500 °C. A diferencia de los materiales estándar, estas nuevas composiciones cuentan con mecanismos de extracción/inserción de sodio monofásicos, lo que garantiza una variación continua de voltaje durante el uso. Esto da como resultado un aumento del 15% en la densidad energética teórica, de 396 Wh/kg a 458 Wh/kg.
Estos descubrimientos abren el camino para electrodos más eficientes y baterías más efectivas que puedan competir con las tecnologías actuales y al mismo tiempo ser más respetuosas con el medio ambiente. Se abre un campo más amplio de aplicaciones para las baterías de iones de sodio y, al mismo tiempo, refuerza su potencial como reemplazo sostenible de las baterías de litio.
El estudio ha sido realizado por científicos del Institut de chimie de la matière condensée de Bordeaux (CNRS/Université de Bordeaux/Bordeaux INP), del Laboratoire de réactivité et de chimie des solides (CNRS/Université de Picardie Jules Verne), de la National University of Singapore, la University of Houston y el Sincrotrón ALBA, en concreto la línea de luz MSPD.
Referencia: Obtaining V2(PO4)3 by sodium extraction from single-phase NaxV2(PO4)3 (1 < x < 3) positive electrode materials. Sunkyu Park, Ziliang Wang, Kriti Choudhary, Jean-Noël Chotard, Dany Carlier, François Fauth, Pieremanuele Canepa, Laurence Croguennec & Christian Masquelier. Nature Materials (2024). https://doi.org/10.1038/s41563-024-02023-7