Índice de contenidos
Con la ayuda de carbón-Las microrredes de la impresora 3D podrían abaratar mucho la producción de electrodos de alto rendimiento para baterías en el futuro. Un equipo de investigación japonés-estadounidense recientemente abrió un camino correspondiente. El objetivo son baterías económicas que funcionen con sodio en lugar de iones de litio, como ha sido el caso hasta ahora.
Los altos costos de las baterías de alto rendimiento como un desafío
Debido a su alto rendimiento y capacidad para almacenar mayores cantidades de energía, las baterías de iones de litio se utilizan en un número cada vez mayor de dispositivos, desde teléfonos inteligentes hasta automóviles eléctricos. Desafortunadamente, la producción de estas baterías resulta ser muy costosa. Además, los recursos de litio son finitos y la extracción de este metal también contamina el medio ambiente.
Durante algún tiempo, los científicos han estado buscando formas de reducir el costo de fabricación de estas baterías utilizando el sodio más común en lugar del preciado litio.
Una salida: aumentar los materiales activos
Akira Kudo de la Universidad de Tohoku, el estudiante graduado de la Universidad de California en Los Ángeles, Yuto Katsuyama, y sus colegas encontraron una solución a este problema: aumentar la cantidad de materiales activos necesarios para fabricar una batería. Como resultado, se puede reducir la cantidad de materiales inactivos necesarios para conectar varias celdas. Sin embargo, esto requiere la producción de electrodos más gruesos que, sin embargo, restringirían el movimiento de iones y, por lo tanto, también la carga eléctrica dentro de la batería.
El equipo de Akira Kudo sorteó esta dificultad mediante el desarrollo de un enfoque con el que se pueden fabricar electrodos (ánodos) cargados negativamente, microestructurados y de alto rendimiento.
La estereolitografía permite estructuras de micro-retículas
La impresión 3D, o más precisamente la estereolitografía, ahora hace posible imprimir estructuras de microrrejillas de resina, un componente fundamental del enfoque del ánodo. Estas microrredes ahora se encogen en un proceso de pirólisis por carbonización. Los ánodos de carbón duro resultantes permiten el transporte rápido de iones generadores de energía.
Además, el equipo de investigación pudo mejorar el rendimiento al hacer que la estructura de celosía fuera cada vez más fina. Gracias a la alta resolución de las modernas impresoras de estereolitografía, pudieron construir baterías de iones de sodio que superan a las baterías de iones de litio convencionales.
Siguiente paso: cátodos
Como siguiente paso, se planea utilizar el mismo enfoque para obtener electrodos cargados positivamente, es decir, cátodos. Al final, por supuesto, el objetivo es fabricar baterías completas de iones de sodio de esta manera.
Puede leer todo lo importante sobre las últimas aplicaciones posibles de las tecnologías de impresión 3D en nuestro blog de Activación 3D.
