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La magia de las baterías de iones de sodio: ¿Por qué este nuevo tipo de batería puede desafiar el dominio de las baterías de iones de litio?
En la búsqueda de alternativas más económicas y respetuosas con el medio ambiente, las baterías de iones de sodio (NIB) han atraído gradualmente la atención mundial. A medida que el sodio se vuelve más barato de comprar en comparación con el litio y se distribuye más geográficamente, las baterías de iones de sodio están emergiendo como un fuerte competidor como la próxima generación de tecnología de almacenamiento de energía.
En los últimos años, el precio del litio ha seguido aumentando, lo que ha atraído a muchos investigadores a recurrir a la tecnología de iones de sodio, lo que convierte al sodio en una alternativa potencial.
Según los informes, el desarrollo de baterías de iones de sodio comenzó ya en la década de 1970, pero debido al rápido desarrollo de las baterías de iones de litio, alguna vez quedaron excluidas. Después de entrar en la década de 2010, las baterías de iones de sodio comenzaron a recibir atención de la industria nuevamente debido al creciente costo de los materiales de litio y la necesidad de protección ambiental.
El sodio es extremadamente abundante en la Tierra, especialmente en el agua de mar, que es la razón fundamental por la que las baterías de iones de sodio tienen el potencial de reemplazar a las de iones de litio. Además, las baterías de iones de sodio reducen aún más la carga medioambiental de la construcción al utilizar materias primas más baratas, como el hierro, para sustituir metales preciosos como el cobalto y el níquel.
Si el sodio reemplaza al litio, el costo de las baterías de iones de sodio se puede reducir significativamente, lo que supondrá una revolución en el mercado del almacenamiento de energía.
El principio de funcionamiento de la batería de iones de sodio
Las baterías de iones de sodio funcionan de manera similar a las baterías de iones de litio. Durante la descarga, los iones de sodio se mueven del electrodo positivo al electrodo negativo, mientras que los electrones fluyen a través del circuito externo y viceversa durante la carga. El sodio tiene un radio iónico mayor, lo que hace que su cinética de intercalación no sea tan rápida como la del litio en algunos casos, pero aun así muestra un buen rendimiento.
Aunque el sodio tiene una velocidad de intercalación más lenta, su capacidad es comparable a la del litio en muchos materiales.
Materiales de la batería de iones de sodio
Las baterías de iones de sodio son únicas en los materiales que utilizan, cada uno de los cuales tiene sus propias fortalezas y diferentes propiedades físicas y electroquímicas. La investigación actual se centra en materiales como el carbono duro dopado con nitrógeno, el carbono con arsénico, aleaciones metálicas e incluso materiales de óxido para electrodos negativos y positivos. Una nueva investigación también está explorando electrolitos libres y libres de fuego.
Entre ellos, el carbono duro se utiliza como material del ánodo, mostrando una estabilidad asombrosa y una alta capacidad específica. Muchas tecnologías avanzadas están explorando cómo mejorar la densidad de energía y la estabilidad del ciclo de las baterías de iones de sodio para lograr los objetivos de comercialización.
En comparación con las baterías de iones de litio, las baterías de iones de sodio han ejercido sus ventajas de bajo costo y protección ambiental en aplicaciones de mercado a largo plazo.
Potencial de mercado y desarrollo futuro
Con la participación de algunas empresas reconocidas, el proceso de comercialización de baterías de iones de sodio se está acelerando. Empresas como CATL y BYD en China están promoviendo plenamente la investigación y el desarrollo de baterías de iones de sodio y esperan lanzar productos disponibles en el mercado en un futuro próximo. El almacenamiento de energía de la red pública y el mercado de vehículos eléctricos son áreas donde pueden entrar las baterías de iones de sodio.
En 2023, los expertos de la industria de baterías tradicionales ya predicen que las baterías de iones de sodio se convertirán en la principal tecnología de almacenamiento de energía de la próxima década.
Conclusión
El desarrollo de baterías de iones de sodio no solo está sujeto a cambios en la demanda del mercado, sino que también está estrechamente relacionado con la promoción de la tecnología, la aceptación del mercado y las fluctuaciones en los costos de las materias primas. Que las baterías de iones de sodio puedan realmente reemplazar a las de iones de litio en el futuro depende de los avances tecnológicos y la expansión de las aplicaciones. Pensemos juntos, ¿qué cambios traerá a nuestras vidas el desarrollo de esta batería emergente?
