CIC energiGUNE consigue fabricar el primer ánodo metálico de sodio a microescala y abre la puerta al desarrollo de baterías flexibles de estado sólido con tecnología ion-sodio
El desarrollo se enmarca en el proyecto TOPSIDES, coordinado por el centro vasco con la participación de POLYMAT-UPV/EHU y la empresa catalana CROMOGENIA-UNITS, y que cuenta con la financiación de la Agencia Estatal de Investigación a través del Programa de I+D+i “Retos de la Sociedad”
La obtención por primera vez de un ánodo delgado de sodio metálico (con un espesor de sólo 7 micras) ha sido posible gracias a la conversión del sodio en vapor, en un proceso pionero en el ámbito de las baterías de sodio, que se ha llevado a cabo en las instalaciones de última generación de CIC energiGUNE.
CIC energiGUNE, centro de investigación vasco referente en almacenamiento de energía electroquímica, almacenamiento y conversión de energía térmica, y tecnologías del hidrógeno, ha conseguido fabricar por primera vez un ánodo metálico de sodio con un espesor de tan sólo 7 micras a través de un innovador proceso de evaporación física. Este avance científico-tecnológico, que se enmarca en el proyecto TOPSIDES financiado por la Agencia Estatal de Innovación, abre la puerta a la fabricación de baterías flexibles de estado sólido, con el ánodo delgado de sodio como pieza clave para facilitar una alternativa más segura, económica y de menores dimensiones a las actuales baterías con electrolito líquido en las que se emplea grafito
“El sodio, aunque representa una alternativa más sostenible que el litio, es un material mucho más complejo de manejar, ya que no se puede laminar con facilidad debido a su textura pegajosa, parecido a la plastilina” ha manifestado Montse Galcerán, Investigadora Principal del proyecto en CIC energiGUNE. “Hasta la fecha, el método más común que se usaba para laminar un bloque de sodio era tan básico como procesarlo con un martillo, pero eso provocaba que no se pudiera obtener una lámina fina y homogénea, y por tanto hubiera un gran exceso de sodio inutilizado en las baterías. Gracias a la evaporación, hemos logrado superar ese obstáculo”, ha asegurado.
En concreto, el sistema utilizado en CIC energiGUNE para conseguir ese ánodo metálico de sodio de 7 micras se basa en una precisa técnica que consiste en evaporar el sodio para, a continuación, condensarlo directamente sobre el colector de corriente de la batería dentro de una cámara de alto vacío. De esa manera, el sodio se deposita sobre el colector de corriente átomo a átomo y se consigue exactamente el grosor necesario para que la batería funcione, sin exceso de sodio.
“Para hacernos una idea de lo que supone este avance basta decir que los ánodos convencionales de sodio metálico suelen tener un aspecto similar al de una moneda de 5 céntimos (y con un grosor que ronda las 500 micras) por poner un ejemplo sencillo. En CIC energiGUNE hemos conseguido que ese ánodo mida únicamente 7 micras, unas 70 veces más fino”, han concretado Lorenzo Fallarino y Rosalía Cid, investigadores de la Plataforma de Análisis de Superficies, un laboratorio de última generación que se encuentra en las instalaciones del centro vasco y que ha permitido llevar a cabo semejante avance, conjuntamente con investigadores de la línea de baterías de sodio.
Los beneficios inmediatos de este desarrollo son la reducción de costes -especialmente en la cantidad de sodio utilizado-, un aumento de la densidad de energía -reduciendo el peso y dimensiones de la batería-, y una mejora de la seguridad. De cara a su futura aplicación en el ámbito de las baterías, el ánodo delgado crecido por evaporación supone un hito para la fabricación de baterías flexibles y microbaterías de sodio. Este desarrollo supone la posibilidad de aumentar la eficiencia y seguridad de las baterías de estado sólido, ya que el ánodo metálico es el elemento que se utiliza en dichas baterías de estado sólido, en lugar del grafito que se emplea en las clásicas baterías con electrolito líquido.
El trabajo realizado en CIC energiGUNE será clave, además, para avanzar en el desarrollo final del proyecto TOPSIDES, coordinado por el centro vasco y en el que participan también POLYMAT-UPV/EHU y la empresa catalana CROMOGENIA-UNITS con el objetivo de desarrollar una batería de metal-sodio en estado sólido, con una configuración de celda botón, que permita su evaluación en términos de rendimiento electroquímico, la investigación del proceso de envejecimiento y el análisis de su viabilidad tecnológica. En este sentido, el próximo paso del proyecto será desarrollar los electrolitos sólidos, paquete de trabajo del que se encarga POLYMAT-UPV/EHU conjuntamente con la línea de polímeros de CIC energiGUNE.
