Un ánodo estable para el sodio.

Las baterías de iones de sodio podrían ser una alternativa de menor costo a las baterías de iones de litio, si se encuentran formas de evitar que los grandes iones de sodio destruyan sus electrodos a medida que viajan de un lado a otro.

Como posible ánodo de iones de sodio para este tipo de baterías, los científicos de materiales de la Universidad de Qingdao han utilizado dióxido de titanio y grafito para producir una estructura estable, sin cambios después de 2000 ciclos.

"Los investigadores encontraron que la batería exhibía una capacidad específica reversible de 228 mAh/g a una densidad de corriente de 0,05 A/g, con una capacidad de retención del 100 % después de 2000 ciclos a 1 A/g", según la universidad. "Una celda tipo moneda completa ensamblada con Na3V2(PO4)3 como cátodo entregó una densidad de energía de 220 Wh/kg".

Como materia prima, el equipo eligió una forma de TiO2 conocida como 'anatasa', cuya estructura cristalina es porosa a los iones Na+ debido a la presencia de canales bidimensionales.

Sin embargo, según el profesor de Qingdao, Xiu Song Zhao, la anatasa tiene poca conductividad de electrones y la tasa de difusión de iones podría ser mejor.

La respuesta, común a la mayor parte de la construcción de electrodos de batería, es aumentar el área de superficie relativa del material mediante el uso de partículas microscópicas, que se mantienen sólidamente en una matriz conductora altamente porosa.

El enfoque de Zhao para este fin fue explotar la química sol-gel para sintetizar anatasa esponjosa y térmicamente estable cubierta con carbono.

La estabilidad térmica es importante aquí, ya que la temperatura es algo que puede cambiar la estructura cristalina de la anatasa en otras formas de TiO2 menos capaces de almacenar iones de sodio. El equipo de Qingdao dijo que su material de ánodo es estable hasta 750°C.

"Este trabajo preparó anatasa con una estructura especial para mejorar la conductividad electrónica y la cinética de difusión de iones", dijo Zhao. "Proporciona un método para sintetizar materiales anódicos basados ​​en dióxido de titanio de alto rendimiento e ideas para estudiar el mecanismo de almacenamiento de la anatasa".

El trabajo se describe en 'Propiedades de almacenamiento de iones de sodio de la anatasa térmicamente estable', publicado en Energy Material Advances.