Materiales para baterías de iones de sodio

Ánodos de carbono duro para el almacenamiento de energía con iones de sodio y sistemas híbridos

Las baterías de iones de sodio ya no son una simple curiosidad de laboratorio. Gracias a la abundancia de materias primas, su menor costo y su rendimiento superior a bajas temperaturas, se están convirtiendo en la tecnología preferida para el almacenamiento en la red eléctrica, los vehículos de dos ruedas y las aplicaciones en climas fríos, donde la economía de las baterías de iones de litio no resulta viable.

El ánodo es el guardián. El grafito —el componente principal de las baterías de iones de litio— no puede albergar al ion de sodio, que es más grande. El carbono duro, con su estructura turboestratificada desordenada y sus poros a escala nanométrica, es el único material de ánodo comercialmente viable para las celdas de iones de sodio. Su arquitectura abierta proporciona abundantes sitios de intercalación y adsorción para el Na⁺, mientras que su cambio mínimo de volumen durante los ciclos preserva la integridad del electrodo a lo largo de miles de ciclos de carga y descarga.

El desafío y el enfoque de PureStar

El reto no consiste simplemente en producir carbono sólido, sino en hacerlo de manera constante a partir de materias primas que sigan estando disponibles y sean accesibles a gran escala.

PureStar ha creado una cartera de precursores a partir de múltiples materias primas para reducir los riesgos en las cadenas de suministro y cumplir con las diversas especificaciones de los clientes:

• PSD-TH (a base de cáscara de coco) — Cáscara de coco indonesio de gran espesor, carbonizada en equipo de diseño propio. Ofrece una resistencia mecánica y un rendimiento de carbono superiores. La estructura densa de la cáscara da como resultado un carbón duro con una excelente densidad aparente y un área superficial reducida, lo que reduce la pérdida irreversible de capacidad en el primer ciclo.
• PSD-ZTH (Base de bambú) — El bambú de rápido crecimiento ofrece una alternativa sostenible con un proceso de desarrollo de poros fundamentalmente diferente. Su estructura rica en celulosa produce carbono duro con un mejor rendimiento en cuanto a la velocidad de carga, lo que lo hace ideal para aplicaciones en las que la carga rápida es más importante que la densidad energética absoluta.
• PSD-TTH (a base de cáscara de nuez) — Recicla los residuos agrícolas para convertirlos en material apto para baterías. Contribuye a los objetivos de adquisición de la economía circular y, al mismo tiempo, ofrece un rendimiento comparable al de las materias primas vírgenes.

Todos los precursores se convierten en carbono duro terminado mediante curvas de activación y carbonización controladas con precisión que fijan las arquitecturas de poros deseadas. El resultado es un carbono duro con una capacidad específica teórica que alcanza los 300–350 mAh/g —superando el límite práctico del grafito— al tiempo que mantiene la larga vida útil y la resistencia a bajas temperaturas que prometen los sistemas de iones de sodio.