Científicos del Instituto de Óptica del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad Complutense (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. El nuevo desarrollo, que aparece detallado en la revista Materials & Design, se ha obtenido gracias al tratamiento de cerámicas deficientes en oxígeno con un láser ultrarrápido. La conductividad eléctrica del material sintetizado aumenta en más de ocho órdenes de magnitud con este tratamiento láser.
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.
“Gracias al uso del láser hemos logrado 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. Todo en pocos segundos, en aire y con poco consumo de energía, lo que lo hace extremadamente interesante para aplicaciones como el diseño de nuevas baterías o sistemas de detección”, explica Javier Solís, investigador del CSIC en el Instituto de Óptica (IO-CSIC).
El óxido de niobio como alternativa al litio
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 (es decir, sodio y potasio), por lo que son excelentes 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”, indica Belén Sotillo, investigadora de la UCM.
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.
