Un equipo de la universidad de Washington ha ideado una nueva batería que no tiene material activo en el ánodo
Cuando nos toca cambiar la batería de iones de litio del teléfono móvil o la del automóvil eléctrico, el coste de la nueva batería suele alcanzar un porcentaje notable del coste del propio aparato al que la batería energiza.
Una batería tradicional de iones de litio consta de un cátodo y un ánodo, que almacenan iones de litio; un separador para mantener los electrodos separados a ambos lados; y un electrolito, el líquido por el que se mueven los iones. Cuando el litio pasa del ánodo al cátodo, los electrones libres salen por el colector de corriente hacia el dispositivo que se alimenta, mientras que el litio pasa por el separador hacia el cátodo.
Para cargar, el proceso se invierte y el litio pasa del cátodo, a través del separador, al ánodo.
La idea de sustituir el litio por el sodio y suprimir el ánodo no es nueva. Pero el obstáculo para el pleno aprovechamiento práctico de ese concepto siempre ha venido siendo la imposibilidad de que esta batería sin ánodo pueda tener una vida útil con una duración razonable. Las baterías así diseñadas siempre han fallado pronto o han tenido una capacidad muy baja o han necesitado un tratamiento especial y caro del colector de corriente.
Las baterías sin ánodo tienden a ser inestables, ya que en ellas crecen estructuras alargadas comúnmente llamadas “dendritas”, que pueden provocar un cortocircuito en la batería o simplemente hacer que esta se degrade rápidamente. Esto se ha venido atribuyendo a la reactividad de los metales alcalinos implicados, en este caso, el sodio.
Un equipo que incluye a Peng Bai y Bingyuan Ma, de la Universidad Washington en San Luis de Misuri en Estados Unidos, ha ideado una nueva batería en la que solo se ha utilizado una fina capa de cobre como colector de corriente en el lado del ánodo. Es decir, la batería no tiene material activo en el ánodo. En vez de fluir hacia el ánodo, donde permanecen hasta el momento de volver al cátodo, en la batería sin ánodo los iones primero se depositan en una lámina de cobre y luego se disuelven cuando llega el momento de volver al cátodo.
La nueva batería de iones de sodio es estable, muy eficiente, significativamente más pequeña que una batería tradicional de iones de litio, y será más barata de fabricar que esta en cuanto se optimice el proceso y la producción se haga a escala industrial.
Bai y sus colegas han publicado los detalles de su diseño en la revista académica Advanced Science, con el título “Dynamic Interfacial Stability Confirmed by Microscopic Optical Operando Experiments Enables High-Retention-Rate Anode-Free Na Metal Full Cells”.
