Investigadores de la Universidad de Limerick (UL), en Irlanda, han desarrollado una batería que supone una innovación para el futuro de los vehículos eléctricos y la electrónica portátil. En concreto, han desarrollado la primera batería de doble catión de celda completa del mundo. Este innovador sistema combina iones de litio y sodio para mejorar significativamente tanto la capacidad como la estabilidad de la batería.
El trabajo, publicado en Nano Energy, fue dirigido por Hugh Geaney, profesor asociado de Química en el Departamento de Ciencias Químicas de la UL e investigador principal del Instituto Bernal de la UL, y por el Dr. Syed Abdul Ahad, becario postdoctoral del Gobierno de Irlanda. El proyecto se llevó a cabo en colaboración con investigadores de la Universidad de Birmingham.
Batería de doble catión
A diferencia de las baterías tradicionales de solo sodio (catión único), este nuevo sistema de catión dual combina las fortalezas del litio y el sodio para ofrecer un mejor rendimiento mientras mantiene el sodio como componente principal, lo que hace que la tecnología sea más eficiente y sostenible.
Según los investigadores, al introducir cationes de litio y sodio, duplicaron la capacidad de la batería, que de otro modo sería menor en una batería típica de iones de sodio.
El diseño de la batería permite que el litio actúe como un potenciador de capacidad dentro del electrolito, sobrealimentando un sistema de iones de sodio a la vez que mantiene la estabilidad a largo plazo. Este enfoque no solo mejora la densidad energética, crucial para ampliar la autonomía de los vehículos eléctricos, sino que también mejora la seguridad y la sostenibilidad al reducir la dependencia de materiales costosos y ambientalmente agresivos como el cobalto.
Durante mucho tiempo se ha considerado a las baterías de iones de sodio como una alternativa más sostenible a las de iones de litio, sin embargo, las de iones de sodio no tienen la misma densidad energética que las de iones de litio, lo que significa un rendimiento de batería peor. Este desarrollo implica que los iones de sodio aún pueden utilizarse para ofrecer alta capacidad. Los iones de litio y de sodio trabajan en conjunto durante la carga y la descarga, y la celda puede alcanzar hasta 1.000 ciclos, lo que la convierte en una batería mucho más ecológica y económica.
La investigación contó con el apoyo de la beca postdoctoral del Gobierno de Irlanda y del programa Fronteras para el Futuro de Research Ireland. El equipo planea ampliar el estudio para explorar nuevas combinaciones de materiales y sistemas iónicos, incluyendo ánodos de silicio y emparejamientos iónicos alternativos como litio-magnesio y potasio-litio.