Una batería de iones de sodio podría cargarse en varios segundos

Introducción

En este informe, se presenta una investigación realizada por el Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST) sobre una batería híbrida de iones de sodio de alta energía y potencia. Este sistema utiliza materiales de ánodo comunes en las baterías y cátodos adecuados para supercondensadores, lo que permite una carga rápida en solo unos segundos.

Fecha de publicación

abril 25, 2024

Autor

Marija Maisch

Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS)

• ODS 7: Energía asequible y no contaminante
• ODS 9: Industria, innovación e infraestructura
• ODS 11: Ciudades y comunidades sostenibles

Análisis

Los sistemas de almacenamiento de energía de iones de sodio han ganado popularidad debido a su mayor seguridad, menor costo de materias primas y credenciales medioambientales en comparación con las baterías de iones de litio. Sin embargo, para que esta tecnología sea competitiva, es necesario reducir los costos mediante mejoras técnicas, establecer cadenas de suministro eficientes y lograr economías de escala.

Existen dos tipos de sistemas de almacenamiento de energía de iones de sodio: las baterías de iones de sodio y los condensadores de iones de sodio. Las baterías de iones de sodio tienen una baja densidad de potencia pero una alta densidad de energía, mientras que los condensadores de iones de sodio tienen una alta densidad de potencia pero una baja densidad de energía. Por lo tanto, la combinación de cátodos tipo condensador y ánodos tipo batería en células de almacenamiento híbrido de energía de iones de sodio (SIHES) ha sido objeto de investigación para aprovechar lo mejor de ambos mundos.

En este estudio, los investigadores del KAIST han desarrollado una estrategia para crear sistemas SIHES con una densidad de energía ultraalta y una recarga rápida. Utilizaron dos estructuras metalorgánicas diferentes para sintetizar baterías híbridas.

El método utilizado permitió desarrollar un material anódico con una cinética mejorada mediante la inclusión de materiales activos finos en carbono poroso derivado de estructuras metalorgánicas. Además, se sintetizó un material de cátodo de alta capacidad, y la combinación de los materiales de cátodo y ánodo permitió desarrollar un sistema SIHES que optimiza el equilibrio y minimiza las disparidades en las tasas de almacenamiento de energía entre los electrodos.

Según los investigadores, el SIHES recién desarrollado supera la densidad de energía de las baterías comerciales de iones de litio y presenta características similares a los supercondensadores en términos de densidad de potencia.

Específicamente, el SIHES demostró una densidad de energía de 247 Wh/kg y una densidad de potencia de recarga rápida de 34.748 W/kg, superando en más de 100 veces las reacciones tipo batería. Además, mostró estabilidad de ciclo con una eficiencia coulómbica cercana al 100% durante 5.000 ciclos de carga y descarga.

Aplicaciones

Los investigadores del KAIST prevén amplias aplicaciones para esta nueva tecnología SIHES. Algunas posibles áreas de aplicación incluyen vehículos eléctricos, dispositivos electrónicos inteligentes y tecnologías aeroespaciales.

Fuente

Los resultados de esta investigación se encuentran en el artículo “Low-crystallinity conductive multivalence iron sulfide-embedded S-doped anode and high-surface-area O-doped cathode of 3D porous N-rich graphitic carbon frameworks for high-performance sodium-ion hybrid energy storages” (Ánodo dopado con S incrustado en sulfuro de hierro multivalencia conductivo de baja cristalinidad y cátodo dopado con O de alta superficie de estructuras de carbono grafito rico en N poroso 3D para almacenamientos de energía híbridos de iones de sodio de alto rendimiento), publicado recientemente en Energy Storage Materials.

Conclusión

La batería híbrida de iones de sodio desarrollada por los investigadores del KAIST presenta una densidad de energía ultraalta y una recarga rápida, superando a las baterías de iones de litio comerciales en términos de densidad energética y a los supercondensadores en términos de densidad de potencia. Esta tecnología tiene el potencial de ser aplicada en diversas áreas, contribuyendo así a los Objetivos de Desarrollo Sostenible relacionados con la energía asequible y no contaminante, la industria, la innov

1. Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) abordados en el artículo:

• Objetivo 7: Energía asequible y no contaminante
• Objetivo 9: Industria, innovación e infraestructura
• Objetivo 11: Ciudades y comunidades sostenibles

2. Metas específicas de los ODS identificadas en el artículo:

• Objetivo 7.2: Aumentar la proporción de energía renovable en el consumo final de energía
• Objetivo 9.4: Actualizar la infraestructura y reacondicionar las industrias para que sean sostenibles, utilizando tecnologías limpias y eficientes
• Objetivo 11.6: Reducir el impacto ambiental negativo per capita de las ciudades, prestando especial atención a la calidad del aire y la gestión de los desechos municipales

3. Indicadores de los ODS mencionados en el artículo:

• Indicador 7.2.1: Proporción de energía renovable en el consumo final de energía
• Indicador 9.4.1: Valor agregado bruto dedicado a la investigación y el desarrollo en relación con el PIB
• Indicador 11.6.2: Proporción de desechos municipales recogidos de forma separada en el lugar de generación

4. Tabla de ODS, metas e indicadores:

¡Atención! Este espléndido artículo nace de la fuente del conocimiento, moldeado por una maravillosa tecnología patentada de inteligencia artificial que profundizó en un vasto océano de datos, iluminando el camino hacia los Objetivos de Desarrollo Sostenible. Recuerda que todos los derechos están reservados por SDG Investors LLC, lo que nos permite defender el progreso juntos.

Fuente: pv-magazine-mexico.com

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