Investigadores de la Universidad de Oxford y la Universidad de Ciencias de Tokio publicaron estudios separados el 17 de diciembre que detallan los avances en las velocidades de carga de las baterías de iones de sodio y los electrolitos sólidos que mantienen la conductividad. Científicos de la Universidad de Ciencias de Tokio presentado que las baterías de iones de sodio que utilizan electrodos de carbono duro se cargan más rápido que las baterías de iones de litio convencionales. El equipo del profesor Shinichi Komaba aplicó un método de electrodo diluido, que consiste en mezclar partículas de carbono duro con óxido de aluminio electroquímicamente inactivo. Este enfoque elimina los atascos de iones que se producen en electrodos compuestos densos durante la carga rápida. Los investigadores realizaron voltamperometría cíclica y análisis electroquímicos para evaluar el movimiento de los iones. Sus mediciones indicaron que los iones de sodio viajan a través del carbono duro más rápidamente que los iones de litio. El coeficiente de difusión aparente, que cuantifica la movilidad de los iones, resultó mayor para el sodio que para el litio en general. Komaba afirmó: «Nuestros resultados demuestran cuantitativamente que la velocidad de carga de un SIB que utiliza un ánodo HC puede alcanzar velocidades más rápidas que la de un LIB». El estudio reveló además que los iones de sodio necesitan menos energía de activación para crear grupos pseudometálicos dentro de nanoporos de carbono duro. Esta propiedad hace que la inserción de sodio en el material se vea menos afectada por las variaciones de temperatura. La investigación de Tokio apareció en la revista Chemical Science. Estos hallazgos establecen las capacidades de carga intrínsecas de los ánodos de carbono duro en las baterías de iones de sodio en comparación con sus homólogas de iones de litio. En la Universidad de Oxford, Paul McGonigal y la estudiante de doctorado Juliet Barclay desarrollado Electrolitos a base de ciclopropenio. Estos materiales orgánicos conservan la conductividad iónica durante la transición del estado líquido al sólido. Este desarrollo contradice la observación electroquímica estándar de que la movilidad de los iones cae bruscamente cuando los líquidos se solidifican. El equipo sintetizó moléculas en forma de disco equipadas con cadenas laterales flexibles. Tras la solidificación, estas moléculas se autoensamblan en estructuras columnares. El diseño distribuye la carga positiva de manera uniforme sobre un núcleo molecular plano. Esta configuración evita atrapar iones negativos y mantiene un entorno permeable que favorece el transporte de iones. Barclay comentó: «Hemos demostrado que es posible diseñar materiales orgánicos de modo que la movilidad de los iones no se congele cuando el material se solidifica». Las pruebas realizadas en el estudio confirmaron una conductividad estable en las fases líquida, de cristal líquido y sólida para diferentes tipos de iones. Publicado en Science, el trabajo de Oxford destaca un rendimiento constante en conductividad independientemente del estado de fase. Los fabricantes pueden calentar estos electrolitos a un estado líquido durante el montaje de la batería. Luego, el enfriamiento produce formas sólidas estables que evitan fugas y reducen los riesgos de incendio sin comprometer la eficiencia del movimiento de iones.
