La batería de la Universidad de Sungkyunkwan tiene una estructura porosa que se mantiene estable a altos voltajes.
Beneficios
- Estable
- Eficiencia incrementada
- De ahorro de energía
Aplicaciones
- Suministro y almacenamiento de energía
- Energías renovables
Objetivos de desarrollo sostenible de la ONU abordados
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Objetivo 9: Innovación e infraestructura de la industria
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Objetivo 11: Ciudades y comunidades sostenibles
El Desafío
Las baterías de iones de sodio tienen ventajas sobre las baterías de iones de litio porque el sodio es más barato y mucho más disponible. Sin embargo, también ofrecen desventajas. Las baterías de iones de sodio son más pesadas que las de iones de litio, lo que las hace menos versátiles y más difíciles de manejar. Además, las baterías de iones de sodio no pueden manejar los mismos niveles de voltaje que las de litio.
Detalles de la innovación
La batería imita la estructura interna y externa de los huesos de los mamíferos. Los huesos son porosos por dentro para permitir el movimiento y transporte de la médula ósea. El exterior es duro y compacto, proporcionando fuerza y apoyo, especialmente en momentos de estrés. De manera similar, la batería tiene una arquitectura similar a una esponja hecha de un material de cátodo de sodio llamado NVP (Na3V2 (PO4) 3), que está rodeado por una capa densa de óxido de grafeno reducido (rGO). NVP es excelente para transportar sodio y tiene una mejor estabilidad cíclica, un perfil de voltaje más plano y capacidades térmicas más fuertes que los materiales de cátodo comunes. Sin embargo, es estructuralmente inestable, por lo que estar encerrado en rGO brinda soporte, al tiempo que facilita la transferencia de carga, lo que contribuye a la alta tasa de carga y al largo ciclo de vida. En general, la arquitectura similar a un hueso hace que la batería sea estructuralmente más sólida, lo que reduce el daño permanente por estrés electroquímico y mecánico. La batería puede cargarse a tasas ultra altas y mantener más del 90 % de su capacidad después de 10,000 XNUMX ciclos de descarga y recarga, dependiendo de la tasa de carga.
Una ilustración esquemática del diseño de un cátodo de NVP inspirado en un hueso. Foto: Kang Ho Shin/Universidad Sungkyunkwan.
Modelo biologico
Los huesos están formados por dos tipos de tejido, una capa dura en el exterior llamada tejido compacto y un tejido interior esponjoso llamado tejido esponjoso. El tejido compacto proporciona fuerza y apoyo, especialmente en momentos de estrés. El tejido esponjoso está hecho de varillas y placas delgadas dispuestas a lo largo de líneas de tensión, creando una estructura porosa que protege contra impactos y al mismo tiempo permite el movimiento y transporte de la médula ósea.
