En comparación con las baterías tradicionales, las hechas de iones de litio se cargan más rápido, duran más y tienen una densidad de potencia más alta, lo que hace que sea más ligera y tenga una mayor duración. Es por ello que desde la década de 1990 se han vuelto imperativas para los dispositivos electrónicos, como teléfonos móviles, relojes inteligentes, laptops, cámaras fotográficas e incluso autos híbridos.

Ante la demanda de estos componentes, investigadores del Instituto Politécnico Nacional (IPN) y de la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM) trabajan en el desarrollo de pilas que funcionan con ion sodio, las cuales vislumbran ser más económicas y ecológicas que las actuales.

Las baterías de ion sodio, producto de la sinergia del Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada (CICATA), Unidad Legaria, y de la UAM-Iztapalapa demostraron en la etapa preliminar una capacidad de almacenamiento y vida útil muy similar a las de ion litio.

Para el desarrollo del prototipo universitario, el equipo se dividió en dos. Por una parte, los científicos de la UAM-I, Ignacio González Martínez y Guadalupe Ramos Sánchez, expertos en pilas de ion-litio, estudiaron el diseño de compuestos químicos que causan las reacciones de oxidación y reducción (carga y descarga de la pila) que almacenan la energía para mejorar la reversibilidad e incrementar la vida útil de ésta.

El académico Ignacio González explicó que la durabilidad depende de las estructuras químicas y de la manera en la que están ensamblados sus átomos para sintetizar estructuras que almacenen energía de manera más eficiente.

Asimismo, efectuaron pruebas de funcionalidad donde compararon ambas baterías con la misma cantidad de demanda energética y se identificó que las de ion litio duraron 500 ciclos de recarga y descarga, mientras que las de sodio tuvieron la misma durabilidad durante el tiempo de los experimentos, alrededor de dos meses con pruebas continuas de carga y descarga, pero continúan en la búsqueda por extender su tiempo de vida.

Cabe destacar que en el Laboratorio de Electroquímica de la UAM-I se ensamblaron y evaluaron los cuatro prototipos de las baterías de ion sodio, las cuales son tipo coin, para reloj.

La otra mitad del grupo se concentra en el Laboratorio Nacional de Conversión y Almacenamiento de Energía (LNCAE) del CICATA Legaria, donde se diseñaron materiales que son empleados como electrodos en las pilas de ion-sodio, algunos de ellos son sólidos porosos, conocidos como hexacianoferratos o análogos de azul de Prusia.

Fue así como Miguel Ángel Oliver Tolentino y Edilso Reguera Ruiz, investigadores sometieron también a ambas a una evaluación electroquímica, en la que las pilas de sodio obtuvieron resultados de 3.3 voltios de energía eléctrica, mientras que las de litio son de 3.5.

El tiempo que las pilas tardan en descargarse está en relación con la masa del material activo dentro de ella, entre más compuesto químico exista, mayor energía se puede almacenar, el reto es lograrlo en el menor volumen posible, sin provocar un corto circuito, ya que cuando los dos electrodos de las baterías de litio entran en contacto, la batería explota.

La clave al ensamblar electrodos y fabricar baterías es maximizar la masa por unidad de volumen sin crear riesgos de explosión, comentaron los científicos, quienes son pioneros en la materia en México.

Por ahora, los científicos quieren comprobar el principio de funcionalidad y escalar el tamaño de los dispositivos de almacenamiento para incrementar la cantidad de energía que puede ser extraída de la pila. Una de las metas es hacer que esta innovación trascienda y tenga un impacto positivo en la sociedad, a través de un trabajo conjunto entre las instituciones educativas públicas del país.

En un futuro se quieren fabricar paquetes de baterías hechas con ion sodio y que sean más económicas y durables que las actuales, hasta llegar al punto de generar pilas para los automóviles híbridos y eléctricos, finalizó el especialista politécnico Edilso Reguera. (Agencia ID)