Eliminar el hidrógeno para un mejor rendimiento de las baterías

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A medida que la fabricación de baterías de iones de litio continúa creciendo exponencialmente, los problemas potenciales con el suministro de materiales, como el litio, son cada vez más importantes.

Y si bien el reciclaje probablemente reducirá el impacto de una potencial escasez, las baterías fabricadas con materiales más abundantes podrían ser más baratas y más amigables con el medio ambiente.

La sustitución del litio por el sodio es una opción frecuente entre muchos investigadores. Y aunque los intentos de comercializar esta tecnología están en marcha, las baterías de sodio tienden a degradarse y perder su capacidad incluso más rápido que las tecnologías de litio. Dado que la tecnología de iones de litio ya plantea un problema de degradación y pérdida de rendimiento, podría ser difícil cambiar a una química conocida para niveles de degradación aún más rápidos.

En un nuevo artículo publicado en la revista Chemistry of Materials, unos científicos de la Universidad de California Santa Bárbara (UCSB) creen que gran parte de la degradación del óxido de sodio y el manganeso, un material común del cátodo, es causada por la presencia de hidrógeno en los materiales.

También teorizan que mecanismos similares podrían afectar negativamente el rendimiento de las baterías de iones de litio, aunque se necesita más investigación para demostrarlo.

Como el elemento más abundante en el universo conocido, el hidrógeno puede penetrar los materiales en muchas etapas de fabricación y sus efectos sobre diversos materiales utilizados en energías renovables es un área importante de investigación. Los cálculos de la UCSB muestran que la presencia de hidrógeno en la capa de óxido de manganeso reduce la cantidad de energía requerida para que los átomos de manganeso se rompan y se disuelvan.

“Los átomos de hidrógeno muy tan pequeños y reactivos y el hidrógeno es un contaminante común en los materiales”, dijo Chris Van de Walle, científico informático de la Universidad de California Santa Bárbara. “Ahora que se conoce su impacto negativo, se pueden tomar medidas en la fabricación y encapsulación de baterías para eliminar la incorporación de hidrógeno, lo que debería conducir a un mejor rendimiento”.