Los científicos diseñan una batería-de iones de sodio-de bajo coste con materiales de electrodos económicos
Jan 26, 2026
Un equipo de investigación internacional ha diseñado un sistema de almacenamiento de batería de iones de sodio-basado en un material catódico de tipo P2 conocido como Na0,67Mn0,33Ni0,33Fe0,33O2 y un ánodo basado en un material de carbono duro fabricado a partir de flores de lavanda.
La configuración del sistema propuesta está pensada para una fabricación de bajo-coste y al mismo tiempo garantiza la escalabilidad y la sostenibilidad ambiental, ya que los dos materiales de los electrodos se describen como precursores "ampliamente accesibles".
"La diversidad de las plantas y la capacidad de producción son factores importantes que afectan la comercialización de los BIS, ya que los carbonos duros derivados de las plantas son sostenibles y económicos", explicaron los investigadores. "El carbono duro derivado de las plantas preserva las microestructuras de los tejidos vegetales, mejorando así la penetración del electrolito y la difusividad del sodio.
Los científicos estimaron la producción mundial de lavanda en aproximadamente 1.000 a 1.500 toneladas al año. Sin embargo, sólo una pequeña fracción de esta producción puede utilizarse para materiales de electrodos, ya que sólo los residuos de las flores son adecuados para la conversión en carbono duro.
También observaron que el ánodo de carbono duro y el cátodo de tipo P2-en la celda completa tienen reservas de sodio insuficientes, lo que conduce a un rendimiento electroquímico deficiente. "El presente trabajo aborda esta brecha evaluando el rendimiento completo- de las células de P2-Na0,67Mn0,9Ni0,1O2 junto con carbono duro derivado de residuos de flores de lavanda bajo diferentes enfoques de presodiación", explicaron con más detalle.
Los científicos utilizaron difracción de rayos X (XRD), microscopía electrónica de barrido (SEM), espectroscopia fotoelectrónica de rayos X (XPS), espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) y espectroscopia Raman para caracterizar el cátodo y el ánodo del sistema SIB y descubrieron que el cátodo tiene una estructura hexagonal P63/mmc, mientras que el ánodo mostraba picos amplios característicos de amorfo. carbono.
SEM y TEM revelaron, en particular, granos catódicos de tamaño micrométrico- y una superficie porosa de carbono duro, y EDS y XPS indicaron que el material tiene una buena estabilidad estructural. Análisis más detallados también demostraron que la incorporación de níquel (Ni) mejoraba el rendimiento estructural, electrónico y electroquímico del cátodo.
Además, las pruebas electroquímicas revelaron capacidades iniciales de 200 mAh/g para el cátodo y 360 mAh/g para el ánodo con retenciones de capacidad del 42 % y 67,4 % después de 100 ciclos. En general, se descubrió que el dopaje con Ni mejoraba la conductividad y la estabilidad del cátodo, y el ánodo demostró un buen rendimiento de almacenamiento de sodio, lo que respalda un fuerte rendimiento de media celda y potencial de celda completa, según los investigadores.
"Este estudio integral destaca el potencial para desarrollar SIB con materiales de electrodos sustentables y de bajo costo", concluyeron. "La optimización de las estrategias de presodiación ofrece una oportunidad para tecnologías SIB avanzadas, comerciales y escalables".
El sistema se describió en el estudio "Baterías-de iones de sodio-efectivas y rentables que utilizan un cátodo de Na0,67Mn0,9Ni0,1O2 y residuos de-flores-de lavanda-de carbono duro derivado de un enfoque comparativo de pre-remojo", publicado en el Journal of Power Sources. El equipo de investigación estuvo compuesto por científicos de la Universidad Inonu de Turquía, la Universidad Técnica de Estambul, la Universidad Malatya Turgut Ozal y la Universidad de Aksaray, así como del Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología y la Universidad Quaid-i-Azam de Pakistán, entre otras.
