Las baterías de litio permiten almacenar una gran cantidad de energía durante muchos ciclos sin apenas perder rendimiento. Gracias a ellas podemos disponer de vehículos totalmente eléctricos o almacenar el exceso de energías renovables para momentos en los que sus fuentes no nos sean tan propicias. Son muchas sus ventajas, pero también las desventajas, ya que el litio es escaso, caro y dañino para el medioambiente. Para solucionar todo esto, existe una alternativa basada en baterías de sodio; pero, por desgracias, su rendimiento a las temperaturas típicas es muchísimo más bajo que el de las baterías de litio. Por eso, un equipo de científicos de la Universidad de Chicago ha estado indagando hasta dar con una solución que podría hacer que estas baterías fuesen por fin viables.
El proceso que han empleado era ya bastante conocido en ciencia de materiales. Sin embargo, nunca se había empleado para obtener electrolitos sólidos dirigidos a la fabricación de baterías.
El hecho de que nunca se hubiese llevado a cabo el proceso con este fin dejaba abiertas muchas incógnitas; pero, por suerte, todo ha salido bien en las primeras pruebas realizadas. ¿Significa eso que ya podemos disponer de baterías de sodio? No tan rápido. Pero es un gran paso adelante para acabar con el casi monopolio de las baterías de litio.
¿Cuál es la diferencia entre las baterías de litio y las baterías de sodio?
A grandes rasgos, la diferencia entre las baterías de litio y las baterías de sodio es mínima. En ambas baterías hay dos electrodos y un electrolito. El primer electrodo es el ánodo y el segundo el cátodo. En el cátodo es donde suele estar el metal en cuestión intercalado dentro de una molécula. Por ejemplo, en el caso de las baterías de litio, es habitual que haya óxido de litio. También puede haber otros metales, como el cobalto, el níquel o el manganeso.
Cuando la batería se carga, el litio fluye hacia el ánodo a través de una sustancia conocida como electrolito. El ánodo suele estar compuesto por grafito, ya que es una molécula que puede intercalar y liberar fácilmente el litio. Por eso, cuando la batería se carga, se almacena el litio en el grafito hasta llegar a una carga máxima. En cambio, cuando se descarga, el litio se libera rumbo al ánodo, en una reacción que genera electrones y, por lo tanto, una corriente eléctrica. Es un proceso totalmente reversible y muy eficiente.
En el caso de las baterías de sodio pasa exactamente lo mismo. La única diferencia es que se cambia el litio por sodio. Esto puede parecer un cambio mínimo. Al fin y al cabo, ambos son elementos del primer grupo de la tabla periódica y cuentan con muchas similitudes. Sin embargo, con las baterías de sodio se obtiene siempre un descenso del rendimiento.
¿Cómo se soluciona?
Estos científicos probaron distintas conformaciones del sodio para buscar la que ofreciera un mejor rendimiento en las baterías. Esta conformación óptima resultó ser una bastante habitual en ingeniería de materiales. Se calienta hidroborato de sodio hasta obtener un cristal, que luego se enfría para conservar la estructura. El resultado es una fase metaestable del sodio, que puede usarse en el cátodo de las baterías de sodio.
Por otro lado, estos científicos probaron a recubrir el cátodo con un electrolito sólido a base de cloruro. Esto daría lugar a un electrodo mucho más eficiente, con una mayor cantidad de materiales activos y, por lo tanto, un mayor rendimiento. Además, el cátodo resultó ser más grueso, de modo que podía almacenar más energía en una misma área.
Los científicos creen que esto podría llevarse a escala industrial, aunque de momento se ha hecho solo a escala de laboratorio. Hace tiempo que se establecieron los objetivos de intentar que para 2030 el 23 % de almacenamiento de este tipo se llevase a cabo en baterías de sodio. Con este hallazgo, podría facilitarse la consecución de los objetivos, con todo lo bueno que supone para el medioambiente y nuestros bolsillos. Son todo ventajas.