Actualmente nuestros dispositivos electrónicos utilizan baterías de ion de litio. No son las más seguras, pero sí son las que ofrecen un mejor rendimiento, durabilidad y tamaño. Sin embargo, su precio puede resultar algo elevado, lo cual afecta a su precio final. El uso de materiales en distintas proporciones puede ayudar a reducir su coste, y esto es lo que buscan hacer investigadores del King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) con el grafeno.

Grafeno desordenado en el ánodo: perfecto para las baterías de ion de sodio

En concreto, han conseguido crear una especie de “grafeno desordenado” que puede mejorar la mezcla de componentes utilizados en las baterías de ion de sodio. Estas baterías, aunque no son tan buenas almacenando energía, sí que son mucho más baratas que las de litio porque el sodio es mucho más abundante.

Por otro lado, los ánodos de las baterías de litio están formados por grafito, el cual es barato, pero no se lleva muy bien con los iones de sodio, los cuales son bastante más grandes que los de litio. En el pasado, los científicos habían solucionado esto usando hojas de roble carbonizadas o introduciendo bolas de grafeno arrugadas.

Las baterías de ion de sodio son mucho más baratas

Y es en el grafeno en lo que se han basado estos investigadores para crear una especie de forma desordenada de grafeno llamada carbono duro, el cual puede almacenar más iones de sodio. Para hacerlo era necesario alcanzar temperaturas cercanas a 1.000 ºC, por lo que desarrollaron un método que lo hacía mucho más fácil mediante el uso de un láser.

El proceso que se ve en la foto consiste en cubrir una lámina de cobre con un polímero hecho de poliimida y urea. Una vez hecho, se utiliza el láser a alta temperatura para carbonizarlo, convirtiéndolo en grafeno, usando a la vez nitrógeno en estado gaseoso para reemplazar algunos de los átomos de carbono en el material. El resultado final es un grafeno en 3D con un 13% de nitrógeno, que lo hace más conductivo y espacia más los átomos, y lo une a la base de cobre.

El grupo de investigadores quería hacer carbono duro sin calentar en exceso las muestras. Además, con este método consiguieron formar este carbono encima de los propios colectores de cobre.

Una vez creado, procedieron a utilizarlo como un ánodo en las baterías de ion de sodio, y descubrieron que estas baterías eran más eficientes y tenían una mayor capacidad que casi todos los métodos utilizados anteriormente para crear baterías de ion de sodio. Con esto, abren la puerta a futuras investigaciones relacionadas con nuevos tipos de baterías y nuevas formas de almacenar la energía.