El centro de investigación vasco CIC energiGUNE ha fabricado un ánodo metálico de sodio con un espesor de solo siete micras a través de un proceso de evaporación física. Este avance científico-tecnológico, que se enmarca en el proyecto Topsides financiado por la Agencia Estatal de Innovación, abre la puerta a la fabricación de baterías flexibles de estado sólido, con el ánodo delgado de sodio como pieza clave para facilitar una alternativa más segura, económica y de menores dimensiones a las actuales baterías con electrolito líquido en las que se emplea grafito. Los beneficios inmediatos de este desarrollo son la reducción de costes, un aumento de la densidad de energía reduciendo el peso y dimensiones de la batería, y una mejora de la seguridad.
Como indican los expertos de CIC energiGUNE, el sodio, aunque representa una alternativa más sostenible que el litio, es un material mucho más complejo de manejar, ya que no se puede laminar con facilidad debido a su textura pegajosa.
Hasta la fecha, el método más común que se usaba para laminar un bloque de sodio era procesarlo con un martillo, pero eso provocaba que no se pudiera obtener una lámina fina y homogénea, y por tanto hubiera un gran exceso de sodio inutilizado en las baterías. Gracias a la evaporación, se ha logrado superar este obstáculo.
Proceso de evaporación para reducir el espesor del ánodo
Para conseguir ese ánodo metálico de sodio de siete micras, el sistema utilizado en CIC energiGUNE se basa en una técnica que consiste en evaporar el sodio para, a continuación, condensarlo directamente sobre el colector de corriente de la batería dentro de una cámara de alto vacío. De esa manera, el sodio se deposita sobre el colector de corriente átomo a átomo y se consigue exactamente el grosor necesario para que la batería funcione, sin exceso de sodio.
Los ánodos convencionales de sodio metálico suelen tener un aspecto similar al de una moneda de cinco céntimos, mientras que los investigadores de CIC energiGUNE han conseguido que ese ánodo sea unas 70 veces más fino.
De cara a su futura aplicación en el ámbito de las baterías, este ánodo delgado crecido por evaporación supone un hito para la fabricación de baterías flexibles y microbaterías de sodio. Su desarrollo supone la posibilidad de aumentar la eficiencia y seguridad de las baterías de estado sólido, ya que el ánodo metálico es el elemento que se utiliza en dichas baterías.
El trabajo realizado en CIC energiGUNE será clave, además, para avanzar en el desarrollo final del proyecto Topsides, cuyo objetivo es desarrollar una batería de metal-sodio en estado sólido, con una configuración de celda botón, que permita su evaluación en términos de rendimiento electroquímico, la investigación del proceso de envejecimiento y el análisis de su viabilidad tecnológica. En este sentido, el próximo paso del proyecto será desarrollar los electrolitos sólidos.