Los investigadores del Instituto de Óptica del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Complutense de Madrid (UCM) han desarrollado un nuevo material cerámico con propiedades eléctricas mejoradas que podría servir de base a la futura fabricación de baterías sin dependencia del litio.
Gracias al tratamiento de cerámicas deficientes en oxígeno con un láser ultrarrápido, el nuevo material sintetizado dispone de una conductividad eléctrica en ocho órdenes de magnitud mayor. Los resultados de la investigación se han publicado en la revista Materials & Design.
Los investigadores han conseguido producir capas de óxido de niobio con propiedades eléctricas optimizadas mediante un proceso de fusión y recristalización del material en forma de polvo utilizando el calor generado por el láser ultrarrápido.
Con el uso del láser, los científicos han podido controlar la formación del material cerámico mejor que si se formara en un horno, optimizando las condiciones para producir capas uniformes de cristales con la orientación ideal para favorecer la conductividad eléctrica del material. Esta técnica es rápida y consume poca energía, lo que le hace interesante para aplicaciones como el diseño de nuevas baterías o sistemas de detección.
Características del óxido de niobio
Las propiedades de diferentes formas cristalinas del óxido de niobio para dispositivos de almacenamiento de energía ofrecen altas densidades de potencia sin comprometer la seguridad y la durabilidad del dispositivo, aunque este se caliente.
Estos óxidos pueden utilizar iones más grandes que el litio, como sodio y potasio, por lo que son óptimos candidatos para el diseño de dispositivos de almacenamiento de energía más allá de las baterías de iones de litio empleadas actualmente, basadas en el uso de compuestos de este metal como electrodos.
Sin embargo, el óxido de niobio tiene dos problemas que hasta ahora habían impedido su utilización en la industria: su baja conductividad eléctrica, que dificulta la recolección de la carga en las baterías, y sus características de absorción de la luz, que le impiden trabajar con la luz visible, lo que dificulta su uso en fotodetectores.
Según la investigación del equipo CSIC-UCM, más allá de su potencial uso en baterías, el material que se ha sintetizado también podría llegar a emplearse en sistemas de fotocatálisis, basados en la absorción de luz visible, así como en sensores, gracias a su estabilidad química y resistencia a la corrosión.