Las baterías de sal fundida han existido durante unos 50 años con diferentes composiciones químicas. Generalmente utilizan sodio y azufre (Na-S) y aunque se consideran una alternativa con menor rendimiento en comparación con las de litio, su adopción ha sido limitada debido a su baja capacidad energética y corta vida útil. Además, requieren mantener los electrodos a altas temperaturas para que el electrolito se mantenga en estado líquido.
Ahora, una investigación del grupo de Química Inorgánica de la Universidad de Córdoba (UCO), que sustenta la tesis doctoral del investigador Álvaro Bonilla, ha creado una batería de sodio y azufre más duradera y sostenible que las baterías de litio ya que puede cargarse y descargarse más de 2.000 veces.
La mejor batería de sodio gana a la mejor batería de litio
Según ha señalado la UCO en un comunicado, "en promedio, se estima que una batería de litio utilizada en teléfonos o coches se carga cada tres días, lo que equivale a más de 120 cargas al año", explica Álvaro Caballero, director de la tesis. El equipo ha logrado desarrollar una batería que, bajo esa estimación, podría durar más de 15 años, utilizando elementos sostenibles y abundantes.
El equipo ha reemplazado los metales tóxicos del cátodo (electrodo positivo) de la batería por azufre, un material abundante, económico, sostenible y capaz de ofrecer el doble de energía práctica que esos metales. En el ánodo (electrodo negativo), han sustituido el litio por sodio, un recurso más accesible y abundante, que proporciona una energía comparable a la del litio.
El principal desafío de la nueva batería de sodio y azufre era que el átomo de sodio, al ser más grande que el de litio, dificultaba su movimiento durante los procesos de carga y descarga. Para superar este obstáculo, el equipo incorporó una estructura metálica y orgánica (MOF) basada en hierro junto al azufre en el cátodo. El hierro, un metal abundante, económico y sostenible, ayudó a mejorar el funcionamiento de la batería.
Debido a la porosidad de la estructura MOF y al uso de átomos de hierro, el equipo logró que la batería de sodio y azufre pudiera funcionar durante más de 2.000 ciclos de carga en ensayos de laboratorio, un rendimiento que, según Álvaro Caballero, es difícil de alcanzar en baterías de este tipo.
El equipo ha logrado que la batería de sodio y azufre funcione a temperatura ambiente, algo nuevo, ya que las baterías de este tipo existentes en el mercado solo operaban a 300 grados. Sin embargo, aún quedan hándicaps por superar, como reducir el tiempo de carga de una hora a diez minutos, un objetivo que sigue siendo parte de la investigación en curso.
La investigación, publicada en el Journal of Power Sources y realizada en colaboración con la Universidad Nacional de San Luis (Argentina), forma parte del proyecto "Transición de Litio al Sodio en baterías de Azufre", que busca desarrollar una tecnología basada en elementos abundantes, económicos y sostenibles. El proyecto cuenta con el financiamiento del Ministerio de Ciencia e Innovación.