Madera como ingrediente clave de una batería recargable barata

Una batería hecha de madera no nos parecerá exactamente una innovación de alta tecnología, más nos recuerda a algo cocinándose alrededor de una fogata. Sin embargo, un dispositivo que utiliza fibra de madera podría ser la clave para una energía barata y renovable

Las baterías recargables de litio son demasiado caras para una utilización a gran escala, porque hay poco litio disponible. Sin embargo, el sodio es abundante y barato, ¿por qué no basar una batería en un electrolito de sodio?

El problema es que los iones de sodio son muchas veces más grandes que los de litio, y dañan gradualmente el ánodo de una batería a medida que se difunden durante la carga y descarga. Otra cuestión es que el uso de un ánodo de estaño en este tipo de baterías podría ofrecer una mayor capacidad de almacenamiento de energía, pero esto conduce a la formación de una aleación de sodio-estaño que hace que la batería se hinche, acelerando lo que se conoce como «pulverización estructural». El resultado es que una batería de sodio-litio con un ánodo de estaño sólo puede ser cargada y descargada alrededor de 20 veces.

Para evitar esto, Hongli Zhu y sus colegas de la Universidad de Maryland en College Park recurrieron a un material natural que sabían que podía contener más fácilmente los grandes iones: fibra de madera blanda y porosa. Estas fibras incluyen células alargadas huecas, llamadas traqueidas, que tienen paredes hechas de un resistente material llamada lignina y que transporta el agua y las sales minerales de todo el organismo.

Estaño sobre madera

Al depositar una capa de estaño de 50 nanómetros de espesor sobre fibras de madera de 2.500 nanómetros de espesor, los investigadores pudieron crear un ánodo que se podría cargar y descargar unas 400 veces.

La naturaleza relativamente blanda de las fibras de madera libera eficazmente los esfuerzos mecánicos que pulverizan un ánodo de estaño ordinario, explica el equipo, lo que resulta en «un rendimiento sin precedentes para una batería de iones de sodio con ánodo de estaño». Y debido a que la fibra de madera es fácil de procesar, debería ser posible utilizarla en la fabricación de baterías de bajo costo.

El equipo investigador ahora quiere diseñar baterías más grandes para su uso en aplicaciones renovables de almacenamiento.

Bingan Chen, investigador especializado en nuevos materiales para baterías en la Universidad de Cambridge, Reino Unido, está impresionado. «El uso de fibra de madera como sustrato para reducir el costo de las baterías de iones sodio es un gran idea innovadora», dice. «Pero su reto va ser pensar la manera de ampliar el proceso de fabricación para que sea comercialmente viable.»

Publicación de Referencia: Nano Letters, DOI: 10.1021/nl400998t

Imprimir … y se cargará

La revolución de la impresión en 3D ha alcanzado el mundo de las baterías. Equipos del Instituto Wyss de la Universidad de Harvard y en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign han desarrollado conjuntamente una técnica para imprimir baterías en 3D del tamaño de un grano de arroz, para utilizarlas en pequeños implantes médicos y robots del tamaño de insectos.

Su idea fue impremir en 3D dos elementos en forma de peine que se pueden enclavar para crear los ánodos y cátodos de una pila. Se depositan a continuación tintas que contienen óxido de litio metálico sobre los dientes del peine para crear los electrodos. Finalmente, el conjunto se llena con un electrolito.

La tecnología ya tiene un cliente en espera: los militares de EEUU quieren este tipo de baterías imprimibles 3D para reducir la cantidad de material que necesitan enviar al frente con las tropas.

Fuente: New Scientist. Aportado por Eduardo J. Carletti

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