Batería de madera: durable, eficiente, amigable con el medio ambiente.
Ruta doble para el transporte de iones de sodio (Na+) a través de paredes de células de fibra y su difusión en la capa de estaño (Sn) de la superficie. (crédito: University of Maryland)
Investigadores de la Universidad de Maryland han desarrollado y probado una batería con ánodos hechos de madera recubierta que es miles de veces más delgada que una hoja de papel.
El uso de sodio en lugar de litio (que se utiliza en baterías recargables) hace las baterías amigables con el medio ambiente. También, aunque el sodio no almacena energía de manera tan eficiente como el litio, su bajo costo y el uso de materiales comúnmente disponibles haría a la batería de sodio el medio ideal para almacenar grandes cantidades de energía, tales como energía solar en plantas eléctricas.
Las baterías actuales a menudo son creadas con bases de ánodos rígidos, y son demasiado frágiles para soportar la contracción y expansión que sucede a medida que los electrones se almacenan en la batería y son utilizados. Los científicos encontraron que las fibras de madera son suficientemente flexibles para permitir a una batería de iones de sodio durar más de 400 ciclos de carga, lo que las coloca entre las nanobaterías más durables.
“La inspiración detrás de esta idea viene de los mismos árboles”, dijo Liangbing Hu, profesor de ciencia de materiales. “La fibra de madera que conforma un árbol alguna vez almacenó agua rica en minerabes, y eso lo hace ideal para almacenar electrólitos”.
Hongli Zhu, autor principal del estudio, y otros miembros del equipo notaron que después de cargar y descargar la batería cientos de veces, la madera se arrugaba pero se conservaba intacta. Modelos de computación mostraron que las arrugas efectivamente relajan la presión en la batería durante la carga y descarga, por lo que la batería puede durar muchos ciclos.
“Hacer pasar iones de sodio a través de ánodos muy delgados en las baterías a menudo debilita la delgada conexión de estaño en su base”, indicó Li, profesor de ingeniería mecánica.
“Sin embargo, las fibras de madera son los suficientemente flexibles como para servir de amortiguador mecánico, y puede por lo tanto acomodar estos pequeños cambios del estaño. Esta es la clave para la larga duración de las baterías de madera”.
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