Explorando el potencial de las baterías de sodio: un vistazo al futuro del almacenamiento de energía sostenible y asequible

Si bien existen suficientes recursos a nivel mundial para cubrir la demanda de litio en los próximos años, algunos analistas temen que la falta de inversión -principalmente- pueda derivar en cierto desabastecimiento en el mediano plazo, ya que la capacidad de extracción en la industria no ha crecido al ritmo tasas necesarias en los últimos años, según los datos más recientes.

Por ello, IDTechEx prevé un importante crecimiento de la demanda de baterías de sodio, especialmente en aquellas aplicaciones en las que no son estrictamente necesarias altas densidades energéticas (sistemas estacionarios de almacenamiento de energía, vehículos eléctricos de bajo coste, etc.).

Este tipo de baterías prescinden de materiales como el cobalto en el cátodo. Además, el sodio no se alea electroquímicamente con el aluminio a temperatura ambiente, lo que hace posible reemplazar el colector de corriente de cobre en el ánodo por un colector de aluminio considerablemente menos costoso; esto, a su vez, aumenta las tasas de seguridad, ya que las celdas pueden transportarse descargadas.

Actualmente se están investigando intensamente tres familias principales de materiales de cátodo para baterías de sodio: óxidos metálicos en capas, compuestos polianiónicos y análogos del "azul de Prusia". Estas químicas, que están siendo desarrolladas respectivamente por empresas como Faradion (Reino Unido), Tiamat (Francia) o Natron (EE. UU.), son adecuadas para una amplia variedad de aplicaciones.

Los óxidos estratificados de metales de transición tienen una estructura que permite la inserción reversible de sodio. Su principal ventaja es su bajo peso molecular, lo que se traduce en una alta capacidad específica; sin embargo, adolecen de cierta inestabilidad estructural (especialmente a altas tensiones), por lo que tienen una capacidad un tanto baja en términos de ciclos.

Los materiales polianiónicos tienen menor capacidad debido a su mayor peso molecular, así como baja conductividad, pero a cambio ofrecen mayor voltaje y mejor estabilidad estructural. Los análogos del azul de Prusia son la alternativa más asequible, pero tienen una densidad de energía volumétrica baja en comparación con la primera opción.

¿Cuál de las tres es la mejor inversión, entonces? Eso depende de la aplicación específica y los requisitos de cada proyecto. Como se explicó anteriormente, los óxidos metálicos en capas ofrecen una alta capacidad específica pero pueden tener un ciclo de vida más bajo; los materiales polianiónicos proporcionan alto voltaje y estabilidad estructural a expensas de una menor capacidad y conductividad; mientras que los análogos de azul de Prusia son una opción asequible con menor densidad de energía volumétrica.

Es fundamental tener en cuenta factores como el costo, el rendimiento, la seguridad y la sostenibilidad para determinar el uso, o la inversión, más adecuado para una aplicación en particular. Es probable que la investigación, el desarrollo y las innovaciones en estos materiales continúen dando forma al futuro de la tecnología de baterías de sodio, haciéndola más accesible para diversas industrias y aplicaciones.

De hecho, las baterías de sodio presentan una alternativa prometedora a las baterías de iones de litio debido a su sostenibilidad, asequibilidad y potencial para una amplia gama de aplicaciones. Si bien cada material del cátodo (óxidos metálicos en capas, compuestos polianiónicos y análogos del azul de Prusia) tiene sus propias ventajas y desventajas, determinar la opción ideal depende de los proyectos específicos y sus requisitos únicos. Se espera que la investigación, el desarrollo y la innovación continuos dentro de la industria de las baterías de sodio hagan avanzar aún más la tecnología, abriendo nuevas posibilidades y oportunidades para sistemas de almacenamiento de energía y vehículos eléctricos más ecológicos y rentables.

Fuente: IDTechEX

Todas las imágenes cortesía de Tesla Inc.

Nico Caballero es especialista en Data Analytics y energía solar. También tiene un Diploma en Autos Eléctricos de la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos, y disfruta investigando sobre las baterías de Tesla y EV. Se le puede contactar en @NicoTorqueNews en Twitter. Nico cubre los últimos acontecimientos de Tesla y vehículos eléctricos en Torque News.