Crédito: Joule (2025). Doi: 10.1016/j. Joule.2025.102130
Las baterías de estado sólido son formas seguras y potentes de alimentar los vehículos eléctricos y la electrónica y almacenar electricidad desde la red energética, pero el litio utilizado para construirlos es raro, costoso y puede ser ambientalmente devastador para extraer.
El sodio es una alternativa económica, abundante y menos destructiva, pero las baterías de estado totalmente sólido que crean actualmente no funcionan tan bien a temperatura ambiente.
“No es una cuestión de sodio versus litio. Necesitamos ambos. Cuando pensamos en las soluciones de almacenamiento de energía del mañana, debemos imaginar que el mismo gigafactory puede producir productos basados en las químicas de litio y sodio”, dijo Y. Shirley Meng, profesor de la familia Liew en Ingeniería Molecular en la Escuela de Ingeniería Molecular de Uchicago Pritzker (UCHICGA PME). “Esta nueva investigación nos acerca a ese objetivo final mientras avanzamos en la ciencia básica en el camino”.
Un artículo del laboratorio de Meng, publicado Esta semana en Joule, ayuda a rectificar ese problema. Su investigación plantea el punto de referencia de las baterías de estado totalmente sólido a base de sodio, lo que demuestra cátodos gruesos que retienen el rendimiento a temperatura ambiente hasta condiciones subzero.
La investigación ayuda a poner sodio en un campo de juego más igual a litio para el rendimiento electroquímico, dijo el primer autor Sam OH del A*Instituto de Investigación e Ingeniería de Materiales en Singapur, un académico visitante en el laboratorio de Meng para el almacenamiento y conversión de energía durante la investigación.
Cómo lograron ese objetivo representa un avance en la ciencia pura.
“El avance que tenemos es que en realidad estamos estabilizando una estructura metaestable que no se ha informado”, dijo Oh. “Esta estructura metaestable de la hididoborato de sodio tiene una conductividad iónica muy alta, al menos un orden de magnitud más alto que la reportada en la literatura, y de tres a cuatro órdenes de magnitud más alta que el precursor mismo”.
Una nueva investigación del laboratorio de la Escuela de Ingeniería Molecular de la Ingeniería Molecular de la Ingeniería Molecular Y. Shirley Meng de la Escuela de Ingeniería Molecular de Liew, y. Shirley Meng, plantea el punto de referencia de las baterías de estado sólido basado en sodio como alternativa a las baterías a base de litio. Crédito: Escuela de Ingeniería Molecular de Uchicago Pritzker / Jason Smith
Técnica establecida, nuevo campo
El equipo calentó una forma metaestable de hidridoborato de sodio hasta el punto en que comienza a cristalizar, luego lo enfrió rápidamente para estabilizar cinéticamente la estructura cristalina. Es una técnica bien establecida, pero que no se ha aplicado previamente a electrolitos sólidos, dijo OH.
Esa familiaridad podría, en el futuro, ayudar a convertir esta innovación de laboratorio en un producto del mundo real.
“Dado que esta técnica está establecida, estamos en mejores condiciones de escalar en el futuro”, dijo Oh. “Si está proponiendo algo nuevo o si es necesario cambiar o establecer procesos, la industria será más reacia a aceptarlo”.
El emparejamiento de esa fase metaestable con un cátodo de tipo O3 que ha sido recubierto con un electrolito sólido a base de cloruro puede crear cátodos gruesos de carga de alta arena que pone este nuevo diseño más allá de las baterías de sodio anteriores. A diferencia de las estrategias de diseño con un cátodo delgado, este cátodo grueso empacaría menos materiales inactivos y más “carne” del cátodo.
“Cuanto más gruesa es el cátodo, la densidad de energía teórica de la batería, la cantidad de energía que se mantiene dentro de un área específica, mejoran”, dijo Oh.
La investigación actual avanza el sodio como una alternativa viable para las baterías, un paso vital para combatir la rareza y el daño ambiental del litio. Es uno de los muchos pasos por delante.
“Todavía es un viaje largo, pero lo que hemos hecho con esta investigación ayudará a abrir esta oportunidad”, dijo Oh.
Más información: Jin An Sam Oh et al, Closo-Hydridoborates de sodio metaestable para baterías de estado sólido con cátodos gruesos, Joule (2025). Doi: 10.1016/j. Joule.2025.102130
Información en el diario: Joule
Proporcionado por la Universidad de Chicago
Cita: el diseño de baterías basado en sodio mantiene el rendimiento a las temperaturas de la habitación y el subzero (2025, 17 de septiembre) recuperado el 17 de septiembre de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-09-sodium basado en battery-room-subzero.html
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