Un grupo de investigadores de la Academia China de las Ciencias y la Universidad Tecnológica de Delft ha publicado un artículo en la revista Science en el que presentan pruebas de haber logrado desarrollar un método para predecir la estructura atómica de las baterías de iones de sodio, algo que hasta ahora no se había conseguido.
Este tipo de baterías tienen una densidad energética entre un 20 y un 30% más baja que las de iones de litio; a cambio, son mucho más baratas. Por ello, en su artículo los científicos implicados en el estudio afirman que en aplicaciones en las que el peso no sea relevante (almacenamiento estacionario, por ejemplo) será una tecnología muy competitiva.
«Dependiendo de la combinación de elementos, habrá sutiles diferencias en la estructura atómica del cátodo, lo que tiene un gran impacto en el rendimiento de la batería. Con solo un puñado de elementos, hay tantas posibilidades estructurales que ni siquiera los ordenadores más potentes pueden predecir cómo resultarán las diferentes combinaciones. Como resultado, el desarrollo es más lento», declara Marnix Wagemaker, coautor del estudio.
«Al principio parecía que el tamaño de los iones determinaba la estructura atómica. Pero pronto quedó claro que ese no es el único factor. La distribución de la carga eléctrica de los iones juega un papel fundamental«. Este hallazgo fue clave, pues la relación entre el tamaño de un ion y su carga (potencial iónico) tiene un valor predictivo.
En base a esto, los investigadores desarrollaron una fórmula simple con la que predecir la estructura según la proporción de materias primas empleadas en el cátodo. Así, se pueden seleccionar las «combinaciones» que proporcionen un mejor rendimiento. Gracias a esta fórmula, los investigadores han diseñado nuevos materiales con los que crear un cátodo con la mayor densidad energética posible y otro capaz de cargar a alta velocidad.
«En ambos casos, lo logramos. En términos de densidad energética, estábamos justo en el límite superior del máximo posible. Me gusta el hecho de que una fórmula simple, basada en una idea muy antigua de la geología, permita hacer predicciones a escala atómica con tanta precisión». ¿El siguiente paso? Estudiar otros tipos de estructuras tanto en electrodos como en electrolitos.
Fuente | mining.com
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