Uno de los grandes hándicaps de las actuales baterías de litio, que se utilizan en la práctica totalidad de las aplicaciones móviles, es la escasez de este material sobre la corteza terrestre. A medida que aumenta la demanda de vehículos eléctricos y de las instalaciones estacionarias de almacenamiento de electricidad, estos materiales se harán más difíciles de obtener y posiblemente elevarán su precio.
Esta limitación ha llevado a que algunos investigadores hayan centrado su atención en uno de sus ‘primos químicos’: el sodio. Este material es el sexto elemento más abundante en la tierra, es ilimitado y sostenible ya que se cosecha, no se extrae. Además, las baterías de iones de sodio ofrecen algunas ventajas cruciales para fabricantes y propietarios de vehículos eléctricos: la sostenibilidad de la obtención de las materias primas, la asequibilidad y la mayor seguridad. Sin embargo, tienen un inconveniente a tener en cuenta: su menor densidad de energía, aunque es probable que esta característica mejore en los próximos años.
Crustáceos como fuente de carbono
Aunque químicamente similares al litio, los iones de sodio son más grandes y, por lo tanto, incompatibles con el ánodo de una batería de iones de litio, que generalmente está hecho de grafito. Para evitar este inconveniente, previamente, los investigadores crearon una batería de iones de zinc biodegradable utilizando la quitina de los caparazones de los cangrejos. Estos desechos pueden convertirse alternativamente en ‘carbono duro’, un material que puede utilizarse como ánodo para las baterías de iones de sodio.
Cuando este carbono duro se combina con materiales semiconductores metálicos, como los dicalcogenuros de metales de transición (TMD), el material puede convertirse en un ánodo de batería factible. La investigación del equipo liderado por Yun Chen, de la Shandong Academy of Medical Sciences, publicada en la revista ACS Omega, exploró dos TMD diferentes, sulfuro de estaño y sulfuro de hierro combinándolo con el carbono duro de los caparazones de cangrejo para lograr ese ánodo de batería de iones de sodio viable.
Para obtener el carbono de cangrejo, los investigadores calentaron los caparazones a temperaturas superiores a 537 grados Celsius. Posteriormente, agregaron el carbón a una solución de sulfuro de estaño (SnS2) o sulfuro de hierro (FeS2) y los secaron para formar ánodos La estructura fibrosa y porosa del carbón de cangrejo proporcionó una gran superficie, lo que mejoró la conductividad del material y la capacidad de transportar iones de manera eficiente.
Los ánodos se probaron en un prototipo de batería obteniendo un resultado más que esperanzador. Ambos compuestos mostraron buenas capacidades energéticas, además de ser capaces de soportar hasta 200 ciclos de carga y descarga. Los investigadores aseguran que este trabajo podría proporcionar una ruta para reciclar otros desechos y ayudar a desarrollar tecnologías de baterías más sostenibles.
