Una investigación que forma parte Proyecto Europeo Graphene Flagship, con el que colaboran el Centro de Investigación CIC energiGUNE, ubicado en el Parque Tecnológico de Álava, y el CSIC, ha desarrollado una batería de sodio-aire en cuyo cátodo han empleado una biotinta de grafeno en forma de aerogel. El resultado es una batería que supera en eficiencia las experiencias anteriores con este material, elevando su vida útil hasta ser capaz de mantener el 75% del rendimiento inicial después de 5.000 ciclos de carga- descarga.
El grafeno es un material con unas propiedades que lo hacen único. Tiene el espesor de un átomo, es flexible, transparente, termoconductor, 200 veces más resistente que el acero y duro como el diamante. A cambio de estas ventajas, el "material de dios", es difícil de obtener ya que no se encuentra como tal en la naturaleza. Es necesario un proceso previo para generarlo, por lo que económicamente no es viable para muchas aplicaciones. Para poder utilizarlo de forma masiva, es necesario industrializar su producción. La dificultad está en obtenerlo de forma pura para que cuente con las propiedades que lo caracterizan.
El grafeno es un material con propiedades que lo hacen único.
La incorporación de la nanotecnología de grafeno a las baterías aporta propiedades sin precedentes ya que en él los átomos de carbono son superconductores. Su principal ventaja es que ofrece una densidad de energía muy superior que puede llegar incluso a ser 2,5 veces mayor que la de las baterías de litio que se conocen actualmente. A la vez, el precio por kWh puede mantenerse, inicialmente, al nivel actual, pero disminuirá a medida que la producción a gran escala se establezca.
La investigación en la que colabora España
La investigación ha corrido a cargo de un equipo perteneciente al Graphene Flagship, auspiciado por el Trinity College de Dublín, en Irlanda, con el que colaboran el Centro de Investigación CIC energiGUNE y el CSIC. Las baterías recargables que han logrado producir están basadas en un material no tóxico y ambientalmente sostenible basado en grafeno.
Los investigadores se centraron en las baterías de metal-aire (sodio-aire), con ánodos de sodio y cátodos que atrapan oxígeno, que ofrecen unas capacidades de recarga interesantes y únicas. Utilizando una técnica de liofilización, lograron transformar la tinta de grafeno en un aerogel, adecuado para implementarlo en el cátodo de la batería. "Creemos que la existencia de fosfatos en las biomoléculas son la razón principal de este éxito porque permiten que el NaO2 se recicle más rápidamente durante la fase de carga", explica la española Nagore Ortiz del CIC EnergiGUNE, coautora del estudio.
Proyecto europeo Graphene Flagship.
Sin la necesidad de emplear ningún aditivo, esta tinta se usó para imprimir patrones eléctricamente conductores como parte de dispositivos de almacenamiento, como los micro-supercondensadores. Estos dispositivos mostraron un rendimiento notable, comparable a los dispositivos basados en grafeno actuales, manteniendo alrededor del 75% del rendimiento inicial después de 5.000 ciclos de carga-descarga.
La investigación ha demostrado que una biotinta acuosa a base de grafeno mejora el rendimiento de las baterías y los supercondensadores. Este trabajo proporciona un nuevo material sostenible para avanzar en este campo", asegura Vittorio Pellegrini, director del proyecto. Andrea C. Ferrari, Presidenta del Panel de Gestión Graphene Flagship agrega que "este trabajo muestra un enfoque sostenible para que el grafeno pueda ser utilizado en baterías recargables".
