Los rápidos avances en la electrónica portátil, el transporte y el almacenamiento de energía a escala de red inteligente han estimulado la creciente demanda de sistemas de almacenamiento de energía de alta densidad, altamente seguros y de bajo coste. Sin embargo, la aplicación continua a gran escala de las baterías de iones de litio se ve limitada por su elevado coste, teniendo en cuenta la escasez y la distribución desigual de los recursos de litio, lo que ha impulsado la sustitución de estas baterías convencionales por nuevos sistemas de baterías.
El sodio es la alternativa más atractiva al litio como material anódico para sistemas de almacenamiento de energía rentables y de alta densidad energética. Sin embargo, uno de los principales impedimentos para el desarrollo de las baterías de sodio-metal es el crecimiento incontrolado de dendritas, que penetran en el separador de la batería y provocan cortocircuitos.
Ahora, un equipo dirigido por Bristol ha utilizado nanomateriales fabricados a partir de algas marinas para crear un fuerte separador de baterías, lo que allana el camino hacia un almacenamiento de energía más ecológico y eficiente.
En colaboración con el Imperial College y el University College de Londres, el equipo ha logrado fabricar un separador a partir de nanomateriales de celulosa derivados de algas marinas pardas. Las fibras que contienen estos nanomateriales derivados de las algas no sólo impiden que los cristales de los electrodos de sodio penetren en el separador, sino que también mejoran el rendimiento de las baterías.
El objetivo de un separador es separar las partes funcionales de una batería (los extremos positivo y negativo) y permitir el libre transporte de la carga.
«Hemos demostrado que los materiales a base de algas pueden hacer que el separador sea muy resistente y evitar que sea perforado por las estructuras metálicas de sodio. Además, permite una mayor capacidad de almacenamiento y eficiencia, lo que aumenta la vida útil de las baterías, algo que es clave para alimentar dispositivos como los teléfonos móviles durante mucho más tiempo», dice Jing Wang, primer autor y estudiante de doctorado en el Bristol Composites Institute (BCI).
Y agrega Amaka Onyianta, coautora de la investigación: «Me ha encantado ver que estos nanomateriales son capaces de reforzar los materiales del separador y mejorar nuestra capacidad de avanzar hacia las baterías basadas en el sodio. Esto significa que no tendríamos que depender de materiales escasos como el litio, que a menudo se extrae de forma poco ética y utiliza una gran cantidad de recursos naturales, como el agua, para extraerlo.
«Este trabajo demuestra realmente que son posibles formas más ecológicas de almacenamiento de energía sin que su producción sea destructiva para el medio ambiente», concluye Steve Eichhorn, director de la investigación en el Bristol Composites Institute.
El próximo reto es aumentar la producción de estos materiales y sustituir la tecnología actual basada en el litio.
