Cómo diseñar pilas de iones de litio

1.¿Cuál es el diseño de las pilas de iones de litio?

El diseño de pilas de ión-litio se refiere a un método de ensamblaje de materiales de electrodos positivos, materiales de electrodos negativos, electrolitos, separadores y colectores de corriente positivos y negativos en determinadas proporciones y procesos para cumplir los requisitos de determinadas prestaciones eléctricas. Los diseñadores deben comprender las características de los materiales de los electrodos positivos, los materiales de los electrodos negativos, los electrolitos, los separadores y los agentes conductores, así como poseer amplios conocimientos de electroquímica y tener una lógica de pensamiento holística. Se trata de un vasto proyecto de ingeniería de fabricación que implica múltiples procesos, cada uno con sus propias características tecnológicas.

2.Objetivos claros para el diseño de celdas de baterías de iones de litio

En primer lugar, es esencial aclarar los requisitos que debe cumplir el diseño de las pilas. En la actualidad, la demanda de celdas de batería procede principalmente de dos aspectos: uno es el almacenamiento técnico interno de las empresas de baterías, que anticipan la demanda del mercado por adelantado; el otro es el de las empresas que necesitan celdas de batería, ya sea para baterías de consumo o para baterías de potencia, que necesitan traducir los requisitos de la empresa al lenguaje de las celdas de batería.

3.Conceptos básicos del diseño de pilas de iones de litio

El principio fundamental del diseño de células es encontrar un punto de equilibrio relativo entre parámetros como la densidad energética, la vida útil, la capacidad de velocidad y el coste, porque es difícil satisfacer simultáneamente distintos indicadores. Por tanto, es crucial clasificar los objetivos en función de las demandas del cliente:

(1) Requisitos que deben cumplir los clientes, como capacidad, energía, seguridad, etc;
(2) Los requisitos especiales de los clientes deben cumplirse en la medida de lo posible, como la carga rápida, la potencia, etc;
(3) Requisitos no esenciales del cliente. Identificarlos requiere múltiples y profundas comunicaciones con los clientes para evitar desviaciones en el diseño.

4.Selección de materiales para la composición de las pilas de iones de litio

Selección de electrodos positivos:

La elección del material del electrodo positivo determina la densidad energética de la pila. Los materiales ternarios y el fosfato de hierro y litio son los materiales de electrodo positivo más utilizados en las pilas de potencia, mientras que el óxido de cobalto y litio es más común en las pilas de consumo. Tanto si se trata de una pila de consumo como de una de potencia, los conceptos básicos de diseño son esencialmente los mismos. Si tomamos como ejemplo las pilas cuadradas de potencia, si nuestro objetivo de diseño es alcanzar 210 Wh/kg, normalmente se necesitan materiales ternarios de serie 5 o superior; para alcanzar más de 240 Wh/kg, se necesitan materiales ternarios de serie 8 o superior. En la actualidad, existe un desacuerdo en la industria sobre el uso de materiales de la serie 8. Por lo tanto, es necesario un enfoque diferente cuando se trata de materiales ternarios. Por lo tanto, se necesita un enfoque diferente a la hora de elegir los materiales de los electrodos positivos. Todos sabemos que la densidad de energía viene determinada principalmente por la capacidad (C) y la tensión (V). Cuando no es posible elegir materiales de alta capacidad, debemos aumentar la tensión de corte del material, por ejemplo de 4,2 V a 4,35 V. Además, si el aumento de la capacidad y la tensión sigue sin poder satisfacer plenamente los requisitos de densidad de energía, es necesario seguir optimizando la estructura y los procesos de la célula.

Selección de electrodos negativos:

Los materiales del electrodo negativo son principalmente grafito artificial, que también puede doparse con silicio, o utilizar titanato de litio, carbono duro, etc. En el caso del grafito artificial emparejado con materiales ternarios, su capacidad específica ha alcanzado básicamente unos 350 mAh/g. Para casos predeterminados de células, el aumento de la capacidad específica del electrodo negativo puede reducir la cantidad de material de electrodo negativo utilizado, aumentando así la densidad energética de la célula. Entre ellos, el dopaje de silicio en electrodos de grafito es un método relativamente eficaz, pero el dopaje de silicio hará que el electrodo negativo se expanda, reduciendo la eficiencia inicial y planteando retos para la capacidad de carga rápida y la vida útil del ciclo. Por lo tanto, cuando se decide añadir silicio, hay que considerar simultáneamente la cantidad de dopaje y los procesos posteriores de reposición de litio.

Selección de separadores:

La selección de los separadores debe tener en cuenta no sólo su material, grosor y coste, sino también la porosidad, permeabilidad, peso del revestimiento cerámico y si se aplica o no revestimiento de PVDF. El revestimiento cerámico puede mejorar las prestaciones de seguridad de la célula de la batería, mientras que el revestimiento de PVDF puede optimizar el ajuste de la interfaz de la célula. Sin embargo, estos revestimientos también conllevan un aumento de los costes y de la complejidad del proceso, por lo que los diseñadores deben estudiarlos detenidamente en función de los requisitos.

Selección de electrolitos:

El electrolito actúa como conductor de iones y aislante electrónico entre los electrodos positivo y negativo de la batería. En las baterías secundarias de iones de litio, las propiedades del electrolito tienen un impacto significativo en el ciclo de vida de la batería, el rango de temperatura de funcionamiento, la eficiencia de carga y descarga, la seguridad y la densidad de potencia. Los materiales del electrolito de litio secundario deben tener las siguientes propiedades (1) alta conductividad de iones de litio; (2) alta estabilidad electroquímica, manteniendo la estabilidad en un amplio rango de potencial; (3) buena compatibilidad con los electrodos, formando una película SEI estable en el electrodo negativo y teniendo suficiente capacidad de descomposición antioxidante en el electrodo positivo en condiciones de alto potencial; (4) buen contacto con los electrodos, para electrolitos líquidos, capaces de mojar completamente los electrodos; (5) buen comportamiento a bajas temperaturas, manteniendo una alta conductividad y una baja viscosidad en un intervalo de temperaturas más bajo (-20~20 ℃) para mantener una buena humectación de la superficie del electrodo durante los procesos de carga y descarga; (6) amplio intervalo de tensión; (7) buena estabilidad térmica, sin descomposición térmica en un amplio intervalo de temperaturas; (8) buena estabilidad química, sin reacciones químicas con electrodos positivos y negativos, colectores de corriente, aglutinantes, agentes conductores, separadores, materiales de envasado, sellantes, etc., (9) no tóxicos, no contaminantes, seguros de usar, preferiblemente biodegradables; (10) fáciles de preparar, de bajo coste. En la actualidad, los aditivos para electrolitos incluyen principalmente SO2/CO2/VC (carbonato de vinilo) [para mejorar el rendimiento de la película SEI], trimetilfosfato (TMP) [para mejorar la seguridad del electrolito], éter corona [para aumentar la conductividad del electrolito], Al2O2, MgO, litio o carbonato cálcico [para controlar el contenido de agua y ácido]. Por lo tanto, es necesario seleccionar los electrolitos adecuados en función del rendimiento que pueda alcanzar la célula de la batería.

Selección de colectores actuales:

El colector de corriente es un componente indispensable en las baterías de iones de litio. No sólo transporta el material activo, sino que también recoge y da salida a la corriente generada por el material activo del electrodo, lo que ayuda a reducir la resistencia interna de las baterías de iones de litio y a mejorar su eficiencia coulómbica, la estabilidad de los ciclos y el rendimiento de la tasa. En principio, el colector de corriente ideal para las baterías de iones de litio debería cumplir varias condiciones: (1) alta conductividad eléctrica; (2) buena estabilidad química y electroquímica; (3) alta resistencia mecánica; (4) buena compatibilidad y adhesión con el material activo del electrodo; (5) asequible y disponible; (6) ligero. Sin embargo, en las aplicaciones prácticas, los distintos materiales de los colectores de corriente siguen presentando diversos problemas, lo que dificulta el pleno cumplimiento de los requisitos multiescala antes mencionados. Por ejemplo, el cobre es propenso a la oxidación a potenciales más altos, lo que lo hace adecuado para su uso como colector de corriente para materiales de electrodos negativos como el grafito, el silicio, el estaño y las aleaciones de cobalto-estaño. Por otro lado, el aluminio, como colector de corriente para el electrodo negativo, se enfrenta a graves problemas de corrosión, pero es adecuado para su uso como colector de corriente para el electrodo positivo.

En la actualidad, los materiales que pueden utilizarse como colectores de corriente para las baterías de iones de litio incluyen metales como el cobre, el aluminio, el níquel y el acero inoxidable, materiales semiconductores como el carbono y materiales compuestos.

A. Colectores de corriente de cobre

El cobre es un excelente conductor metálico cuya conductividad eléctrica sólo es superada por la plata. Tiene muchas ventajas, como la abundancia de recursos, su asequibilidad y su buena ductilidad. Sin embargo, teniendo en cuenta que el cobre es propenso a la oxidación a potenciales más altos, se suele utilizar como colector de corriente para materiales activos de electrodos negativos como el grafito, el silicio, el estaño y las aleaciones de cobalto-estaño. Entre los colectores de corriente de cobre más comunes se encuentran la lámina de cobre, la espuma de cobre, la malla de cobre y los colectores de corriente tridimensionales de nano-cobre.

(1) Colectores de corriente de lámina de cobre. La lámina de cobre puede dividirse a su vez en lámina de cobre laminada y lámina de cobre electrolítica en función del proceso de producción. En comparación con la lámina de cobre electrolítico, la lámina de cobre laminado tiene mayor conductividad eléctrica y mejor ductilidad, por lo que es adecuada para baterías de iones de litio con bajos requisitos de flexión para elegir la lámina de cobre electrolítico como colector de corriente del electrodo negativo. Los estudios han demostrado que el aumento de la rugosidad de la superficie de la lámina de cobre contribuye a mejorar la fuerza de unión entre el colector de corriente y el material activo, reduciendo la resistencia de contacto entre el material activo y el colector de corriente, y mejorando en consecuencia la tasa de descarga y la estabilidad cíclica de la batería.

(2) Colectores de corriente de espuma de cobre. La espuma de cobre es un material poroso tridimensional similar a una esponja, que presenta muchas ventajas, como su ligereza, su gran resistencia y tenacidad y su gran superficie específica. Aunque los materiales activos de electrodo negativo de silicio y estaño tienen altas capacidades específicas teóricas y se consideran materiales activos de electrodo negativo prometedores para las baterías de iones de litio, también tienen desventajas como los grandes cambios de volumen y la pulverización durante los ciclos, que afectan gravemente al rendimiento de la batería. Los estudios han demostrado que los colectores de corriente de espuma de cobre pueden suprimir los cambios de volumen de los materiales activos de electrodo negativo de silicio y estaño durante los procesos de carga y descarga, frenando así su fenómeno de pulverización y mejorando el rendimiento de la batería.

B. Colectores de corriente de aluminio

Aunque el aluminio tiene menor conductividad que el cobre, cuando transporta la misma cantidad de electricidad, la masa del hilo de aluminio es sólo la mitad que la del hilo de cobre. Sin duda, el uso de colectores de corriente de aluminio ayuda a aumentar la densidad energética de las baterías de iones de litio. Además, en comparación con el cobre, el aluminio es más asequible. Durante el proceso de carga/descarga de las baterías de iones de litio, la superficie de los colectores de corriente de papel de aluminio forma una densa película de óxido, que mejora la resistencia a la corrosión del papel de aluminio. Por lo tanto, el papel de aluminio se utiliza habitualmente como colector de corriente para el electrodo positivo de las baterías de iones de litio. Al igual que ocurre con los colectores de corriente de lámina de cobre, el tratamiento superficial también puede mejorar las características superficiales de la lámina de aluminio. Tras el grabado DC, la superficie de la lámina de aluminio forma una estructura en forma de panal, que se combina más estrechamente con el material activo del electrodo positivo y mejora el rendimiento electroquímico de las baterías de iones de litio. Sin embargo, en la práctica, los colectores de corriente de aluminio suelen corroerse gravemente debido a la destrucción de la película pasiva de la superficie, lo que provoca una disminución del rendimiento de la batería. Por lo tanto, para mejorar la resistencia a la corrosión de la lámina de aluminio grabada, es necesario tratar su superficie de forma óptima para formar una película pasiva más estable.

C. Colectores de corriente de níquel

El níquel es un metal relativamente barato con buena conductividad y estabilidad en soluciones ácidas y alcalinas. Por lo tanto, el níquel puede utilizarse como electrodo positivo y como electrodo negativo colector de corriente. A juego con él hay materiales activos de electrodo positivo, como el fosfato de hierro y litio, y materiales activos de electrodo negativo, como el óxido de níquel, el azufre y los compuestos de carbono y silicio. La forma de los colectores de corriente de níquel suele incluir espuma de níquel y lámina de níquel. Debido a los poros desarrollados de la espuma de níquel, el área de contacto con el material activo es grande, reduciendo así la resistencia de contacto entre el material activo y el colector de corriente. Cuando se utiliza una lámina de níquel como electrodo colector de corriente, con el aumento de los ciclos de carga/descarga, el material activo es propenso a desprenderse, lo que afecta al rendimiento de la batería. Del mismo modo, los procesos de pretratamiento de la superficie también son aplicables a los colectores de corriente de lámina de níquel. Por ejemplo, después de grabar la superficie de la lámina de níquel, la fuerza de unión entre el material activo y el colector de corriente aumenta considerablemente. El óxido de níquel tiene las ventajas de la estabilidad estructural y el bajo coste, y posee una elevada capacidad específica teórica. Es un material activo de electrodo negativo muy utilizado en las baterías de iones de litio. Por ello, mediante el crecimiento in situ de una capa de óxido de níquel sobre la superficie de espuma de níquel utilizando un método de oxidación en fase sólida, se prepara un electrodo negativo de óxido de níquel con espuma de níquel como colector de corriente. En comparación con los electrodos de lámina de níquel/óxido de níquel, la capacidad específica de primera descarga de los electrodos de espuma de níquel/óxido de níquel aumenta significativamente. Esto se debe a que la estructura tridimensional del colector de corriente reduce el fenómeno de polarización interfacial y mejora la estabilidad cíclica de carga/descarga de la batería. El fosfato de hierro y litio se considera un material activo de electrodo positivo ideal para las baterías de iones de litio de potencia debido a sus ventajas de buena seguridad y amplia disponibilidad de materias primas. El recubrimiento de fosfato de hierro y litio en la superficie de los colectores de corriente de espuma de níquel puede aumentar el área de contacto entre LiFePO4 y la espuma de níquel, reducir la densidad de corriente de las reacciones de interfaz y mejorar el rendimiento de descarga de la tasa de LiFePO4.

D. Colectores de corriente de acero inoxidable

El acero inoxidable es una aleación de acero que contiene elementos como níquel, molibdeno, titanio, niobio, cobre y hierro. Tiene buena conductividad y estabilidad, puede resistir la corrosión de medios corrosivos débiles como el aire, el vapor y el agua, y puede resistir la erosión química de medios corrosivos fuertes como ácidos, álcalis y sales. Las superficies de acero inoxidable también forman fácilmente una película pasiva de protección contra la corrosión. Además, el acero inoxidable puede procesarse más fino que el cobre, lo que lo hace rentable, sencillo de fabricar y adecuado para la producción en masa. El acero inoxidable puede utilizarse como colector de corriente de electrodos positivos y negativos, y entre los colectores de corriente de acero inoxidable más comunes se incluyen la malla de acero inoxidable y el acero inoxidable poroso.

(1) Colectores de corriente de malla de acero inoxidable. La malla de acero inoxidable tiene una textura densa. Cuando se utiliza como colector de corriente, su superficie está envuelta por el material activo del electrodo y no entra en contacto directo con el electrolito, por lo que es menos propensa a reacciones secundarias y favorece la mejora del rendimiento de los ciclos de la batería.

(2) Colectores de corriente porosos de acero inoxidable. Para aprovechar al máximo el material activo y aumentar la capacidad específica de descarga del electrodo, un método sencillo y eficaz es utilizar colectores de corriente porosos.

E. Colectores de corriente de carbono

Cuando los materiales de carbono se utilizan como colectores de corriente de electrodo positivo o negativo, se puede evitar la corrosión del electrolito en los colectores de corriente metálicos. Los materiales de carbono tienen ventajas como la abundancia de recursos, la facilidad de procesamiento, la baja resistividad eléctrica, el respeto por el medio ambiente y el bajo coste. La tela de fibra de carbono, con su buena flexibilidad, conductividad y estabilidad electroquímica, puede utilizarse como colector de corriente para baterías flexibles de iones de litio. Los nanotubos de carbono son otra forma de colector de corriente de carbono. En comparación con los colectores de corriente metálicos, su principal ventaja es su ligereza, y pueden aumentar significativamente la densidad energética de las baterías.

F. Colectores de corriente compuestos

Además de los colectores de corriente simples, como el cobre, el aluminio, el níquel, el acero inoxidable y el carbono, los colectores de corriente compuestos también han atraído la atención de los estudiosos en los últimos años, como la resina conductora, la lámina de aluminio recubierta de carbono y las aleaciones con memoria de forma de titanio y níquel.

G. Colectores de corriente de resina conductiva

Los colectores de corriente de polietileno (PE) y resina fenólica (PF) se componen de cargas conductoras y matrices de resina polimérica. Utilizando PE y PF como materiales de matriz, y mezclándolos uniformemente con cargas conductoras como grafeno y negro de humo, se preparan colectores de corriente compuestos, y se estudian sus propiedades fisicoquímicas. El grafeno es un material funcional de carbono bidimensional único formado por átomos de carbono mediante hibridación sp2, con una conductividad eléctrica, una superficie específica y una resistencia mecánica muy elevadas. Puede sustituir al grafito como material activo del electrodo negativo de las baterías de iones de litio y utilizarse también como material colector de corriente.

H. Colectores de corriente de aleación de titanio-níquel con memoria de forma

Las aleaciones con memoria de forma de titanio y níquel son aleaciones binarias compuestas de níquel y titanio. Pueden transformarse entre dos fases cristalinas diferentes con los cambios de temperatura o presión externas. Las aleaciones de titanio-níquel con memoria de forma pueden suprimir los cambios de volumen de los materiales activos durante los procesos de carga y descarga cambiando su propio estado de fase, lo que mejora la vida útil de la batería.

I. Captadores de corriente de papel de aluminio recubierto de carbono

Los colectores de corriente de papel de aluminio recubiertos de carbono son colectores de corriente compuestos con una capa compuesta de carbono recubierta en la superficie de papel de aluminio. La capa de carbono se compone de fibras de carbono y partículas de negro de humo tratadas con dispersantes, que pueden combinarse estrechamente con la lámina de aluminio, mejorando así la conductividad eléctrica y la resistencia a la corrosión del electrodo.

Los colectores de corriente son uno de los componentes indispensables de las baterías de iones de litio, con múltiples funciones de transporte de los materiales activos de los electrodos y de recogida de las corrientes de salida. Los colectores de corriente fabricados con distintos materiales y procesos de producción tienen sus propias ventajas e inconvenientes, y sus efectos en las baterías de iones de litio son diferentes.

5.Diseño de la capacidad de las pilas de iones de litio

La fórmula sencilla para calcular la capacidad de la célula es la siguiente:
Capacidad de diseño = Capacidad en gramos del material del electrodo positivo * Peso del revestimiento * Carga * Longitud del electrodo * Anchura del electrodo * 2 * Número de devanados

La capacidad en gramos del material del electrodo positivo la proporciona el fabricante del material cuando sale de fábrica. Por supuesto, los fabricantes de baterías también realizarán sus propias pruebas para garantizar la estabilidad de los lotes, mejorando así la consistencia del montaje posterior. El método de prueba típico consiste en utilizar pilas de botón con electrodos de litio. El peso del revestimiento se mide en g/m2, y los métodos de revestimiento incluyen el revestimiento por transferencia y el revestimiento por extrusión. Debido a las ventajas del recubrimiento por extrusión en cuanto a tolerancia y precisión, la mayoría de las líneas de producción utilizan actualmente el recubrimiento por extrusión. La carga se refiere a la proporción de masa de material activo en la formulación del electrodo positivo. Para la producción de células rectangulares, el número de núcleos de bobinado suele ser de 2 ó 4. Son menos los fabricantes que optan por utilizar 1 núcleo de bobinado debido a posibles problemas, como la mayor longitud de los electrodos, que dificulta el troquelado, lo que puede afectar al rendimiento, y las dificultades para controlar la desalineación con demasiadas capas.

6.Diseño de la relación N/P para celdas de baterías de iones de litio

La relación N/P se calcula del siguiente modo:
N/P = Capacidad en gramos del electrodo negativo * Masa del material activo del electrodo negativo / Capacidad en gramos del electrodo positivo * Masa del material activo del electrodo positivo. El objetivo principal es garantizar que la capacidad de inserción de litio del electrodo negativo en el mismo momento y lugar sea mayor que la capacidad de eliminación de litio del electrodo positivo. Las capacidades de gramo se obtienen generalmente a partir de pruebas de descarga, por lo que suele haber dos relaciones N/P: una para la carga inicial y otra para la descarga posterior. El diseño de la relación N/P para la carga inicial tiene como principal objetivo garantizar que no se produzca la eliminación del litio durante la etapa de formación. El diseño de la relación N/P para la descarga posterior tiene como principal objetivo garantizar el rendimiento a largo plazo de los ciclos. Por lo tanto, la selección real del valor N/P debe tener en cuenta tanto la carga como la descarga para hacer la elección óptima.

7.Diseño de seguridad de las pilas de iones de litio

La seguridad es una consideración clave en el diseño interno de las celdas de las baterías. Las estrategias generales incluyen:

(1) Diseño en voladizo: Esto implica garantizar que la longitud y la anchura del separador puedan cubrir el electrodo negativo, y que la longitud y la anchura del electrodo negativo puedan cubrir el electrodo positivo. Este enfoque tiene varias ventajas: evita los cortocircuitos internos causados por la expansión de los electrodos durante la carga y la descarga, y evita que el separador quede presionado, lo que podría causar cortocircuitos internos.

(2) Revestimiento cerámico en el borde del electrodo positivo: Se trata de aplicar una capa de cerámica aislante en el borde del electrodo positivo para evitar cortocircuitos entre los electrodos positivo y negativo.

(3) Diseño de seguridad de la cubierta superior: Esto incluye principalmente el diseño de la protección por fusible y la desconexión por sobrecarga (OSD). Las consideraciones de diseño incluyen la capacidad de sobrecorriente del fusible, lo que requiere recopilar y probar los datos de validación pertinentes tanto para corrientes continuas como de pico. El OSD se utiliza principalmente para evitar la sobrecarga. Como se mencionó en un artículo anterior, con la publicación de las nuevas normas nacionales, los sistemas ternarios pueden superar las pruebas de sobrecarga sin OSD. Por lo tanto, para mejorar la fiabilidad y reducir el coste de las cubiertas superiores, es posible que la OSD se elimine gradualmente.

8.Diseño de la formulación de electrodos positivos y negativos para pilas de iones de litio

La formulación del electrodo positivo suele consistir en materiales ternarios, agentes conductores, aglutinantes, etc., con NMP como disolvente. Entre los agentes conductores más comunes se incluyen SP, KS-6 y CNT, mientras que los aglutinantes suelen ser PVDF. Para maximizar la densidad energética de la célula, la carga de NCM debe ser de al menos 95%, pero no de 100% debido a la importancia de los materiales auxiliares. Las funciones de los agentes conductores y los aglutinantes se explican por sí solas. El SP es un agente conductor lineal que proporciona conductividad de largo alcance, mientras que el KS-6 es un agente conductor escamoso que proporciona conductividad de corto alcance. En aplicaciones prácticas, ambos se utilizan juntos para mejorar la conductividad.

La formulación del electrodo negativo es similar, y consiste principalmente en grafito/silicio, agentes conductores, aglutinantes, emulsionantes, etc., con un contenido de material principal que también aspira a superar los 96%. Los tipos de agentes conductores son similares a los del electrodo positivo, pero los aglutinantes y emulsionantes difieren. Los aglutinantes suelen incluir SBR (caucho de estireno-butadieno) y materiales acrílicos, que no sólo mejoran la adherencia sino que también aceleran el transporte de iones de litio. El disolvente para la lechada del electrodo negativo de grafito suele ser agua desionizada. Dado que el grafito es un material no polar con baja energía superficial, mientras que el agua es un disolvente polar, el emulsionante CMC-Na (carboximetilcelulosa sódica) forma enlaces hidrófobos con las superficies de grafito mediante fuerzas de van der Waals, mientras que los grupos hidrófilos se unen al agua para mejorar las propiedades hidrófilas del grafito. Además, tras encapsular CMC-Na, aumenta la carga negativa de la superficie del grafito, lo que provoca una mayor repulsión entre las partículas y una menor sedimentación en el lodo. Por lo tanto, la CMC-Na desempeña un doble papel al mejorar la hidrofilia del grafito y proporcionar resistencia espacial.