Aug 7,2025.
En el floreciente panorama del almacenamiento de energía, las baterías de iones de sodio se han convertido en una alternativa prometedora a sus contrapartes de iones de litio, principalmente debido a la abundante disponibilidad de recursos de sodio a nivel mundial. Entre los diversos materiales que se están explorando para las baterías de iones de sodio, el fosfato de sodio y vanadio (Na₃V₂(PO₄)₃, abreviado como NVP ) ha ganado una atención significativa en los últimos tiempos. La promesa de las baterías de iones de sodio A medida que el mundo avanza hacia un futuro energético más sostenible, la demanda de soluciones de almacenamiento de energía eficientes y rentables se dispara. Las baterías de iones de litio, que actualmente dominan el mercado, se enfrentan a desafíos como las reservas limitadas de litio y los altos costos asociados a su extracción. El sodio, por otro lado, es el sexto elemento más abundante en la corteza terrestre y se encuentra ampliamente disponible en el agua de mar y las minas de sal. Esta abundancia convierte a las baterías de iones de sodio en una opción atractiva para el almacenamiento de energía a gran escala, incluyendo aplicaciones a escala de red y vehículos eléctricos. NVP: Estructura y fundamentos El NVP pertenece a la familia de los fosfatos polianiónicos. Presenta una estabilidad NASICON (Na Super Ionic CONductor) - estructura tridimensional. Esta estructura única ofrece varias ventajas. La estructura abierta de NASICON permite una rápida difusión de iones de sodio, creando canales de difusión rápida para la entrada y salida de estos iones durante los procesos de carga y descarga de la batería. Además, las fuertes interacciones de enlace covalente entre los grupos PO₄³⁻ contribuyen a la alta estabilidad estructural del NVP. Durante los ciclos de carga y descarga, el NVP experimenta solo un cambio de volumen relativamente pequeño, de aproximadamente el 8,26 %, lo cual es crucial para garantizar la estabilidad del ciclo a largo plazo de las baterías de iones de sodio. Rendimiento electroquímico del NVP En cuanto a su rendimiento electroquímico, la NVP presenta características distintivas. Durante la carga y la descarga, presenta dos plataformas electroquímicas prominentes. Una se encuentra cerca de 1,6 V, correspondiente al par redox V²⁺/V³⁺, y la otra, alrededor de 3,4 V, asociada a la reacción redox V³⁺/V⁴⁺. A 3,4 V, se produce una reacción bifásica reversible, representada por la ecuación Na₃V₂(PO₄)₃↔NaV₂(PO₄)₃, que puede proporcionar una capacidad específica de aproximadamente 118 mAh g⁻¹. Sin embargo, al igual que muchos materiales de electrodos, el NVP también presenta limitaciones. Los tetraedros (PO₄) en la red del NVP presentan baja conductividad eléctrica, lo que aísla los átomos de V, resultando en una conductividad electrónica intrínseca deficiente. Además, durante ciclos repetidos de carga y descarga, el NVP es susceptible a tensiones estructurales y cambios de volumen significativos. Estos factores p...
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