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El tesoro de la naturaleza: ¿Por qué el sodio es ideal para las baterías del futuro?
En el contexto de la transformación energética global, las baterías de iones de sodio (baterías de iones de sodio, SIB para abreviar) se han convertido gradualmente en un foco de investigación. A medida que los precios del litio se disparan y las preocupaciones ambientales se vuelven más prominentes, los científicos están comenzando a explorar el potencial del sodio como material para baterías. La abundancia natural del sodio y su fácil disponibilidad lo convierten en un candidato ideal para el almacenamiento de energía en el futuro.
“La presencia ubicua de sodio, especialmente en el agua de mar, lo convierte en un material de batería sostenible”.
Las baterías de iones de sodio funcionan de manera similar a las baterías de iones de litio, almacenando y liberando energía a través del movimiento de iones entre el ánodo y el cátodo. Sin embargo, el sodio tiene un radio iónico mayor que el litio, lo que hace que los iones de sodio se comporten de manera diferente en las baterías. Por ejemplo, el sodio tiene una tasa de difusión más lenta, lo que afecta la eficiencia de la batería y las velocidades de carga y descarga.
A diferencia del litio, el sodio es relativamente barato de extraer y procesar, lo cual es fundamental para mantener bajos los costos de las baterías. El informe muestra que la cantidad total de sodio es abundante y está distribuida uniformemente, lo que reduce los riesgos geopolíticos en diferentes sentidos. Además, las baterías de iones de sodio son respetuosas con el medio ambiente en cuanto a materiales y evitan el uso de materiales nocivos como el tungsteno y el cobalto.
“Las baterías de sodio no solo son más respetuosas con el medio ambiente, sino que el coste de sus materias primas también es mucho menor que las baterías de litio tradicionales”.
Con el impulso de la demanda del mercado, también está surgiendo tecnología avanzada de baterías de iones de sodio. Por ejemplo, actualmente hay varias empresas a punto de lanzar al mercado productos de baterías a base de sodio, incluidas CATL y Farradion de China. Estas empresas buscan utilizar óxidos de metales de transición a base de sodio, azul de Prusia y sus derivados como materiales anódicos, y ya existen casos exitosos de comercialización de baterías de iones de sodio.
Desde la perspectiva de la historia del desarrollo tecnológico, la investigación y el desarrollo de baterías de iones de sodio se remontan a la década de 1990. Aunque económicamente las baterías de iones de litio han mostrado un mayor potencial comercial, las baterías de iones de sodio han recibido una atención renovada en la última década a medida que los precios del litio han aumentado. Según los datos, desde 2020, la aparición de muchas patentes marca que la tecnología de baterías de iones de sodio ha entrado en la etapa de comercialización.
En cuanto a cómo funciona la tecnología, las baterías de iones de sodio utilizan una combinación de un ánodo a base de sodio y carbono duro. Durante la carga, los iones de sodio se mueven del cátodo al ánodo y en dirección inversa durante la descarga. Aunque el sodio tiene un gran radio iónico, a través de investigaciones continuas, los científicos están trabajando arduamente para resolver el problema de la cinética de intercalación lenta del sodio.
“Las propiedades químicas del sodio permiten combinarlo con materiales comunes como el hierro y el cobre, reduciendo efectivamente la demanda de metales preciosos.”
Además de la selección de materiales, las baterías de iones de sodio también funcionan bien en términos de seguridad y ciclo de vida. Debido a la química del uso de sodio, estas baterías generalmente presentan una mejor economía y seguridad que las baterías de litio tradicionales. Sin embargo, aunque la densidad energética suele ser menor, esta desventaja se está reduciendo a medida que mejora la tecnología.
Actualmente, el proceso de comercialización de baterías de iones de sodio se está acelerando en China y otros países. Por ejemplo, la empresa china HiNa Battery Technology acaba de instalar por primera vez una batería de iones de sodio de 140 Wh/kg en un vehículo de prueba eléctrico. Este es otro momento importante para la comercialización de la tecnología de iones de sodio.
En el campo de los vehículos eléctricos, la tecnología SIB también ha marcado el comienzo de la primavera. El JMEV EV3 de Farasis Energy se ha convertido en el primer vehículo eléctrico con batería de sodio producido en masa. Estos desarrollos marcan que la tecnología de baterías de sodio está a punto de generalizarse, allanando el camino para futuras aplicaciones de transporte y almacenamiento de energía.
"Las baterías de iones de sodio no son sólo la esperanza del futuro, sino también un paso importante hacia una revolución energética sostenible."
A medida que la tecnología de las baterías de sodio siga mejorando, habrá desafíos y oportunidades en el futuro. Si puede destacarse en el mercado energético cada vez más competitivo se ha convertido en el foco de los círculos científicos y empresariales mundiales. A medida que la investigación científica continúa profundizándose, ¿cómo afectarán las baterías de iones de sodio a nuestras vidas y a nuestros patrones de uso de energía en los próximos años?
