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Del agua de mar a la electricidad: ¿Cuál es la sorprendente historia detrás del desarrollo de las baterías de iones de sodio?
Ante la ola de transformación energética global, las baterías de iones de sodio (NIB) están reemplazando gradualmente a las tradicionales baterías de iones de litio y se consideran una opción importante para la futura tecnología de almacenamiento de energía. Con la abundancia natural y las propiedades respetuosas con el medio ambiente del sodio, la comercialización de esta tecnología tiene un fuerte impulso y muchas empresas han explorado e innovado activamente en este campo.
El sodio se encuentra de forma natural en el agua de mar, lo que hace que la materia prima para este nuevo tipo de batería esté más fácilmente disponible. Además, en comparación con el cobalto, el cobre y el níquel que se utilizan habitualmente en las baterías de iones de litio, las baterías de iones de sodio pueden utilizar materiales más ricos en hierro, como NaFeO2, lo que no solo reduce los costos sino que también reduce los impactos adversos sobre el medio ambiente.Las baterías de iones de sodio utilizan iones de sodio (Na+) como portadores de carga y son similares a las baterías de iones de litio en términos de principio de funcionamiento y estructura de la batería, pero reemplazan al litio, más caro y menos disponible.
El desarrollo de las baterías de iones de sodio se remonta a la década de 1990. Aunque a principios de la década de 2000 hubo cierta calma debido a la rápida madurez de la tecnología de iones de litio, se popularizó en 2010 debido al alto precio del litio. y el impacto negativo de su minería en el medio ambiente. La era ha recuperado la atención. Esto indica que esta tecnología ha entrado en la etapa de comercialización y el número de solicitudes de patentes está aumentando.
Historial de desarrolloLa historia de las baterías de iones de sodio se remonta a las décadas de 1970 y 1980, pero después de entrar en la década de 1990, las baterías de iones de litio tenían un mayor potencial comercial, por lo que el entusiasmo por la investigación de las baterías de iones de sodio se enfrió gradualmente. No fue hasta principios de la década de 2010 que las baterías de iones de sodio volvieron a desencadenar una ola de inversiones e investigaciones, ya que el costo de las materias primas de litio siguió aumentando y muchas empresas comenzaron a acelerar el ritmo de comercialización de las baterías de iones de sodio.
Cómo funciona
Los componentes de la batería de iones de sodio constan de un electrodo positivo hecho de un material a base de sodio, un electrodo negativo que puede ser un material sin base de sodio y un electrolito líquido que contiene sal de sodio disociada. Durante la carga, los iones de sodio se mueven del electrodo positivo al electrodo negativo y los electrones fluyen a través del circuito externo, mientras que durante la descarga, este proceso obviamente se invierte. Esto proporciona una forma confiable de almacenar y liberar energía.
Selección de materialesLas opciones de materiales para las baterías de iones de sodio son muy diferentes a las de las baterías de iones de litio porque las propiedades físicas y electroquímicas del sodio requieren componentes básicos diferentes. En términos de electrodo negativo, el material de carbono duro es el más comúnmente utilizado, que tiene buenas propiedades de almacenamiento de sodio y puede proporcionar una densidad de energía de 300 mAh/g. Aún más emocionante es que se espera que el carbono duro dopado con nitrógeno alcance una capacidad de 520 mAh/g en el futuro.
"El desarrollo de baterías de iones de sodio es a la vez un reflejo del progreso tecnológico y una respuesta a los desafíos medioambientales".
Proceso de comercialización
Actualmente, varias empresas de todo el mundo están trabajando en la comercialización de baterías de iones de sodio, entre ellas HiNa y CATL de China, Faradion de Reino Unido, Northvolt de Suecia y Natron Energy de Estados Unidos. Estas empresas han acelerado la industrialización de las baterías de iones de sodio y están explorando amplias aplicaciones en áreas como el almacenamiento de energía en la red y los vehículos eléctricos.
Desafíos
Aunque las baterías de iones de sodio tienen ventajas en tecnología y costos de materia prima, aún enfrentan algunos desafíos. En comparación con el litio, el radio iónico más grande del sodio produce una cinética de intercalación más lenta, lo que afecta la velocidad de carga y descarga de la batería. Además, la aplicación de baterías de iones de sodio a los vehículos eléctricos sigue siendo un desafío, aunque algunas empresas ya están explorando este camino.
Perspectivas de futuro
En el futuro, se espera que las baterías de iones de sodio desempeñen un papel más importante en la tecnología de almacenamiento de energía y los vehículos eléctricos. Con la aceleración de la investigación y el desarrollo y la promoción de la energía sostenible por parte de los gobiernos de todo el mundo, la comercialización y la madurez tecnológica de las baterías de iones de sodio desencadenarán una revolución energética más amplia.¿El potencial de las baterías de iones de sodio juega un papel vital en nuestra futura transición energética global?
