Investigadores de la Fujian Normal University de China han desarrollado un electrolito polimérico casi sólido basado en sales duales (DS-QSPE) que puede hacer de las baterías de sodio-azufre (Na-S) una solución factible para satisfacer la demanda de almacenamiento de energía a gran escala.

El futuro de las baterías: sodio-azufre

La mayoría de la gente sólo ha oído hablar de las baterías de plomo y litio, pero el sodio-azufre es el futuro de la tecnología de las baterías.

Mientras que el litio sólo constituye el 0,002% de la corteza terrestre, el sodio representa más del 2,5%. Es más abundante y respetuoso con el medio ambiente que el litio, pero eso no es todo.

Estudios anteriores sugieren que las baterías de Na-S podrían costar menos, ofrecer una alta densidad energética, ser ligeras, requerir menos agua durante la producción, soportar condiciones de alta temperatura y tener potencialmente una vida útil más larga que las baterías convencionales.

Limitaciones de las pilas de sodio-azufre

Los diseños actuales de pilas de sodio-azufre adolecen de escasa conductividad, baja eficiencia y diversos problemas de seguridad. La causa fundamental de estos problemas es la inestabilidad de las interfaces electrodo-electrolito.

El electrolito típico utilizado en las baterías de Na-S es el electrolito sólido de sodio beta-alúmina fundido (BASE). Este electrolito es incapaz de impedir la formación de dendritas de sodio, estructuras microscópicas puntiagudas que provocan cortocircuitos.

Además, el BASE tampoco consigue limitar la actividad del polisulfuro de sodio, un subproducto formado como resultado de la reacción entre el sodio y el azufre. Este subproducto va y viene entre los dos electrodos, reduciendo el rendimiento y la capacidad de la batería (también llamado efecto de desplazamiento del polisulfuro).

Una solución prometedora

Para superar estas limitaciones, el equipo de la Fujian Normal University desarrolló el DS-QSPE. Afirman que este electrolito puede «estabilizar eficazmente las interfaces electrodo/electrolito y suprimir el efecto de desplazamiento del polisulfuro en las baterías Na-S a temperatura ambiente».

El DS-QSPE ofrece una alta capacidad de aproximadamente 327,4 mAh-g-1 (basada en la masa de SPAN) tras 200 ciclos a 0,2 A-g-1, conservando el 81,4 % de su capacidad inicial. Este rendimiento supera con creces el de las baterías que utilizan electrolitos líquidos.

Impulsar la adopción de energías renovables

Las baterías de iones de litio son excelentes para los vehículos eléctricos y otras soluciones energéticas a pequeña y mediana escala. Sin embargo, la limitada disponibilidad de litio, las nefastas consecuencias de su extracción y el uso de metales pesados (como el níquel y el cobalto) en las baterías de iones de litio están obligando a los científicos a buscar alternativas.

Según los investigadores, el mundo necesita baterías con potencial para impulsar la adopción de fuentes de energía renovables a gran escala, ya que proporcionan un medio estable, eficiente y de bajo costo para almacenar energía.

Las baterías de sodio-azufre son una de esas grandes opciones, y el nuevo electrolito puede ayudar a las empresas energéticas a aprovechar su potencial.

«Nuestro DS-QSPE ofrece una solución fiable y escalable que mejora tanto el rendimiento como la estabilidad de las baterías de Na-S a temperatura ambiente»

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