Los avances en las baterías de ión-sodio pueden ser la clave de nuestro futuro eléctrico

Rubén Castro, 22 noviembre 2023

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No es ningún secreto que las baterías de iones de litio revolucionaron el almacenamiento moderno de energía y son un motor clave de los esfuerzos de electrificación en todo el mundo. Sin embargo, su producción y uso tienen algunas limitaciones importantes. Por ejemplo, los productores de litio han advertido de que el mundo podría enfrentarse pronto a una escasez de litio, posiblemente en 2025.

A ello ha contribuido en gran medida el hecho de que el litio haya pasado de ser un metal de nicho utilizado en las industrias cerámica y farmacéutica a uno de los metales más demandados en el lapso de unas pocas décadas. Aunque las empresas mineras de litio planean aumentar su capacidad de producción, no será suficiente para satisfacer la demanda prevista.

Aquí es donde entra en juego la batería de iones de sodio. Aunque no ha gozado del mismo protagonismo que las de ión-litio, se perfila como uno de los grandes avances tecnológicos que pueden hacer realidad el sueño de la electrificación.

Las baterías de iones de sodio tienen un diseño similar al de las de iones de litio y pueden fabricarse con procesos industriales iguales o parecidos. En este tipo de batería, los iones de sodio sustituyen a los de litio en el cátodo y las sales de litio del electrolito (el líquido que ayuda a transportar la carga entre los electrodos de la batería) se cambian por sales de sodio.

Las baterías de iones de sodio no son un concepto nuevo, pero la idea de fabricarlas a gran escala sólo ha cobrado fuerza en los últimos años. El sodio es mucho más abundante que el litio, por lo que es más barato y fácil de obtener, además de menos vulnerable a las tensiones geopolíticas.

En estos momentos el precio máximo del carbonato de sodio es de 286 dólares por tonelada métrica, mientras que el carbonato de litio para baterías cuesta la friolera de 20.494 dólares por tonelada métrica.

Los químicos también han descubierto que las pilas con cátodos de óxido estratificado construidas con sodio no necesitan metales caros como el cobalto o el níquel para alcanzar una densidad energética comparable a la de las pilas de fosfato de hierro y litio (LFP), muy utilizadas en vehículos eléctricos más asequibles.

A principios de este mes, un equipo de investigadores japoneses de la Universidad de Ciencias de Tokio reveló haber desarrollado un cátodo de alta capacidad para baterías de iones de sodio utilizando carbono duro nanoestructurado. Las celdas resultantes pueden alcanzar densidades energéticas de hasta 312 Wh por kg, aproximadamente el doble que las baterías de litio y fosfato de hierro. Para poner las cosas en perspectiva, esto es también 1,6 veces la densidad energética alcanzada por las baterías de iones de sodio más avanzadas hace poco más de una década.

Otra ventaja de las baterías de iones de sodio es su capacidad para soportar una gama más amplia de temperaturas de funcionamiento: de -30 °C a 60 °C (de -22 °F a 140 °F) o incluso 80 °C, dependiendo de la composición química utilizada. Por eso, empresas como Faradion ya han empezado a probar instalaciones de baterías de iones de sodio para el almacenamiento estacionario de energía en Australia.

A principios de este año, una empresa conjunta de Volkswagen y el Grupo JAC presentó la primera berlina eléctrica propulsada por una batería de iones de sodio. El vehículo funciona con una batería de 25 KWh que ofrece una autonomía relativamente modesta, de hasta 250 km, pero las dos empresas anuncian velocidades de carga más rápidas, un mejor rendimiento a bajas temperaturas y un ciclo de vida más largo de la batería, con una disminución más lenta de su capacidad a medida que envejece.

Las baterías de iones de sodio son más seguras, duraderas y baratas de fabricar que las convencionales de iones de litio

James Quinn, Consejero Delegado de Faradion, afirma que no se puede exagerar la ventaja de seguridad de las baterías de iones de sodio. Mientras que las pilas de iones de litio deben cargarse por encima del 30% antes de transportarlas, las de iones de sodio pueden descargarse con seguridad a 0 V como un condensador, lo que elimina la posibilidad de que se produzca un desbocamiento térmico debido a cortocircuitos. Y como se puede ver en el vídeo, pinchar una célula de iones de sodio a plena carga tampoco la convierte en una granada incendiaria.

Aunque por ahora Faradion se interesa sobre todo por el almacenamiento estacionario de energía, otras empresas como Natron Energy ya se están adentrando en el sector del automóvil. Esta empresa con sede en Santa Clara utiliza un material común llamado azul de Prusia para fabricar los electrodos de sus baterías de iones de sodio, que soportan entre 50.000 y 100.000 ciclos de carga y descarga. Además, pueden recargarse por completo en 15 minutos o menos.

Aún está por ver cómo evolucionarán las baterías de iones de sodio, pero a diferencia de muchas soluciones que aún no han salido de un laboratorio, parecen prometedoras. Todo depende de cómo fluctúen los precios de los materiales a medida que la tecnología madure y más fábricas empiecen a producir células de iones de sodio a gran escala.

Se prevé que la capacidad de producción mundial alcance los 186 GWh anuales en 2030, frente a los 6,5 TWh de las pilas de iones de litio. Esto significa que las baterías de sodio probablemente no derrocarán el dominio de las de ión-litio a corto plazo. Sin embargo, parecen una alternativa cada vez más atractiva para diversas aplicaciones y hay posibilidades de que se conviertan en la solución preferida a largo plazo.

Rubén Castro

Redactor

Apasionado de explorar y diseccionar lo último en tecnología. Tengo mucha experiencia en el mundo de los ordenadores y el gaming, aunque también me gustan todos los tipos de gadgets.

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