Varias empresas de automóviles se están preparando para pasar de la combustión interna (IC) de vehículos de motor a vehículos eléctricos (EV). Sin embargo, debido al mayor costo, los vehículos eléctricos no son tan fácilmente accesibles para los consumidores; por lo tanto, varios gobiernos están subvencionando los vehículos eléctricos para promover las ventas. Para que los costos de los vehículos eléctricos compitan con los de los vehículos con motor IC, sus baterías, que representan alrededor del 30% de su costo, deben ser más económicas que los vehículos basados en IC.
El Instituto Coreano de Ciencias y Tecnología (KIST) anunció en el Centro para la Investigación del Almacenamiento de Energía que había desarrollado un material de ánodo novedoso, económico y de alto rendimiento para su uso en baterías secundarias de iones de sodio, que son más rentables que las baterías de iones de litio. Este novedoso material puede almacenar 1.5 veces más electricidad que el ánodo de grafito utilizado en las baterías comerciales de iones de litio y su rendimiento no se degrada incluso después de 200 ciclos a velocidades de carga/descarga muy rápidas de 10 A/g.
El sodio es 500 veces más abundante en la corteza terrestre que el litio; por lo tanto, las baterías de iones de sodio han atraído una atención considerable como la batería secundaria de próxima generación porque es un 40% más barata que las baterías de iones de litio. Sin embargo, en comparación con los iones de litio, los iones de sodio son más grandes y, por lo tanto, no se pueden almacenar de manera estable en el grafito y el silicio, que se utilizan ampliamente como ánodos en tales baterías. Por tanto, es necesario el desarrollo de un nuevo material de ánodo de alta capacidad.
El equipo de investigación de KIST utilizó disulfuro de molibdeno (MoS2), un sulfuro metálico que ha despertado interés como candidato para materiales de ánodos de gran capacidad. MoS2 Puede almacenar una gran cantidad de electricidad, pero no se puede utilizar debido a su alta resistencia eléctrica y la inestabilidad estructural que se produce durante el funcionamiento de la batería. Sin embargo, el equipo superó este problema creando una capa de nano-revestimiento de cerámica con aceite de silicona, que es un material ecológico y de bajo costo. Mediante el sencillo proceso de mezclar MoS2 precursor con aceite de silicona y tratando térmicamente la mezcla, podrían producir una heteroestructura estable con baja resistencia y mayor estabilidad.
Además, la evaluación de las propiedades electroquímicas indicó que este material podría almacenar de manera estable al menos el doble de electricidad (~ 600 mAh / g) que el MoS.2 material sin recubrimiento y podría mantener esta capacidad incluso después de 200 ciclos rápidos de carga / descarga. Este excelente desempeño se logró mediante la formación de la capa de nano-revestimiento cerámico con alta capacidad de almacenamiento eléctrico, que imparte alta conductividad y rigidez al MoS.2 superficie, lo que resulta en una baja resistencia eléctrica del material y una alta estabilidad estructural.
El equipo de investigadores afirmó que “podrían resolver con éxito los problemas de alta resistencia e inestabilidad estructural de MoS2 a través de la tecnología de estabilización de superficie de nano-revestimiento. Como resultado, podríamos desarrollar una batería de iones de sodio que pueda almacenar de forma estable una gran cantidad de electricidad. Nuestro método utiliza materiales rentables y ecológicos y, si se adapta para la fabricación a gran escala de materiales de ánodos, puede reducir los costos de producción y, por lo tanto, impulsar la comercialización de baterías de iones de sodio para dispositivos de almacenamiento de energía de gran capacidad ".