¿Son las baterías de iones de sodio la próxima gran novedad en el almacenamiento de baterías solares?
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Hace más de 200 años, un joven y brillante químico llamado Sir Humphry Davy descubrió que el sodio podía usarse como material para baterías. Pero durante los dos siglos siguientes, las baterías de iones de sodio siguieron siendo un gigante dormido, prácticamente sin aplicaciones comerciales.
Ahora, finalmente, parece estar cerca el momento del auge de las baterías de iones de Na. Varios fabricantes importantes de baterías han anunciado planes masivos para incursionar en esta tecnología. Pero, ¿están realmente las baterías de iones de sodio preparadas para conquistar el mundo? ¿O es simplemente una moda pasajera entre los nerds de las baterías? Echemos un vistazo más de cerca y averigüémoslo.
baterías de iones de sodio Fuente: Acculon
El desarrollo de los BIS comenzó en las décadas de 1970 y 1980, pero el interés en la tecnología alcanzó su punto máximo en la última década, especialmente debido a la escasez de litio y el impacto ambiental de su minería.
Para comprender realmente si las baterías de sodio tienen alguna posibilidad frente a la probada tecnología de iones de litio, comparémoslas cara a cara para que podamos hacer una suposición informada.
Baterías de iones de sodio frente a baterías de iones de litio
En este momento, las baterías de iones de litio son las reinas del mundo de las baterías. En 2020, el mercado mundial de baterías de iones de litio estaba valorado en más de 40 mil millones de dólares estadounidenses y se prevé que alcance la asombrosa cifra de 92 mil millones de dólares en 2026. Pero al mismo tiempo, algunos expertos dicen que las baterías de sodio (SIB) pueden superar por completo a las baterías de litio. en algunos años. A continuación se presentan algunas ventajas y desventajas de los SIB frente a las baterías de iones de litio.
¿Qué son las baterías de iones de sodio?
Una batería de iones de sodio, también conocida como SIB, es una batería recargable muy similar a una batería de iones de litio: la campeona reinante de las baterías. En lugar de iones de litio, un SIB utiliza iones de sodio como portadores de carga.
1. Las SIB son más baratas que las baterías de iones de litio
Como probablemente habrás adivinado, el litio es un elemento sofisticado. Se necesita una intensa minería para conseguir litio para las baterías. Las baterías de iones de litio también utilizan otros materiales caros como el cobre y el cobalto. Las baterías de iones de sodio, por otro lado, utilizan elementos que están presentes en abundancia.
Cabe destacar que la estrella de esta batería, el sodio, es un elemento ridículamente abundante. No está sólo en la salsa de soja, el sodio es el sexto elemento más común en la Tierra. Está presente en los océanos del mundo en forma de sal, y hay suficiente sal en los océanos para cubrir todo el planeta con una capa de sal de 40 pisos de espesor.
Además, los otros materiales utilizados por los SIB son el aluminio, el hierro y el manganeso, que están más fácilmente disponibles y son más baratos que los materiales de iones de litio, como el cobre y el cobalto. Esto hace que los SIB sean significativamente más baratos.
Los expertos sugieren que una vez que los SIB alcancen una cierta escala de fabricación, pueden ser entre un 30 y un 40% más baratos que las baterías de iones de litio. Entonces, si el Tesla Powerwall tiene un precio de 11.800 dólares, una batería de iones de Na comparable puede costar alrededor de 8.000 dólares.
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Fuentes: By Aniket Bhor on 9th February 2024 in Battery Storage For Solar; https://www.mysolarquotes.co.nz/blog/battery-storage-for-solar/are-sodium-ion-batteries-the-next-big-thing-/
5. Las baterías de iones de sodio son compatibles con las configuraciones de fabricación de iones de litio existentes.
Normalmente, un problema importante con las nuevas tecnologías es la necesidad de reemplazar la mayor parte o la totalidad de la configuración de fabricación existente, lo que requiere altos costos iniciales. Afortunadamente, este no es el caso de las baterías de iones de sodio. Dado que su construcción es muy similar a la de las baterías de iones de litio, los SIB se pueden fabricar con la misma configuración con ligeras modificaciones.
Esta es la razón por la que los expertos predicen que un gran número de plantas de fabricación de baterías de litio podrían pasar sin problemas a la fabricación parcial o total de iones de sodio en un futuro próximo.
A continuación se muestra un gráfico que resume las diferencias entre las principales químicas de baterías, incluidas las SIB y las de iones de litio:
2. Las SIB son más seguras que las baterías de iones de litio
Una ventaja importante de las baterías de iones de sodio es su inmunidad al descontrol térmico. Es decir, no son inflamables y es realmente difícil hacer que se incendien, o peor aún, que exploten. Las baterías de litio, por el contrario, no son tan seguras.
Si bien las baterías de iones de litio disponibles comercialmente de marcas reconocidas se prueban rigurosamente en cuanto a seguridad térmica, las historias de vehículos eléctricos quemados o explotados no son infrecuentes.
Pero no son sólo las altas temperaturas las que los SIB superan a las baterías de iones de litio. También funcionan excepcionalmente bien en temperaturas bajo cero. Además, los SIB también se pueden almacenar a cero voltios, lo que hace que su almacenamiento y transporte sean mucho más seguros que las baterías de iones de litio.
Por lo tanto, lo que alguna vez fue algo común, la seguridad y un rango de temperatura de funcionamiento más amplio pueden ser puntos de venta importantes para los SIB.
Tendencias del mercado de baterías de iones de sodio
Hasta hace unos años, las baterías de iones de sodio parecían una tecnología futurista, incierta pero interesante. Pero con la rápida investigación en esta tecnología y la creciente presión sobre la tecnología de iones de litio para que sea más sostenible, los iones de sodio están emergiendo repentinamente como la próxima gran novedad. Aquí hay algunos lugares donde SIB generó noticias en los últimos años:
En noviembre de 2023, el desarrollador sueco de baterías Northvolt anunció su primera batería de iones de sodio. Con una densidad de energía líder en su clase de 160 Wh/kg, las celdas de la batería prometen un almacenamiento de energía rentable y sostenible para diversos fines.
El mismo mes que Northvolt, BYD fue noticia al anunciar su planta de baterías de iones de sodio de 30 GWH. BYD, actualmente el mayor fabricante de vehículos eléctricos del mundo, está invirtiendo la friolera de 10.000 millones de RMB (2.300 millones de NZD) en las instalaciones.
Acculon, con sede en EE. UU., anunció en enero de 2024 que estaba comenzando la producción de módulos de baterías de iones de sodio para aplicaciones estacionarias y de movilidad. La empresa prevé empezar a producir a una capacidad de 2 GWh a partir de mediados de 2024
3. Las SIB son más sostenibles que las baterías de iones de litio
Las baterías de iones de litio han desempeñado un papel importante en el crecimiento de la energía solar y, en algunos lugares, también reducen las emisiones de carbono al reemplazar los generadores de diésel o gasolina. Sin embargo, también utilizan materiales que requieren una minería extensa, lo cual es una limitación importante.
Las baterías de iones de sodio, por otro lado, utilizan materiales naturalmente abundantes y, por lo tanto, tienen emisiones mínimas de carbono en el proceso de fabricación, ¡quizás comparables a las de la salsa de soja!
4. Las SIB son más pesadas que las baterías de iones de litio
El sodio es un elemento más pesado que el litio. En la tabla periódica, puedes encontrarlo en el mismo grupo que el litio, pero una fila debajo. El peso atómico del sodio de 23 g/mol lo hace tres veces más pesado que el litio, cuyo peso atómico es de sólo 6,9 g/mol.
Naturalmente, las baterías de iones de sodio son más pesadas que las de litio. Sin embargo, no pesan tres veces más, porque el sodio es sólo uno de los componentes que intervienen en la construcción de un SIB. Además, a pesar de su baja densidad de energía, los SIB tienen mejores características de alta potencia, lo que significa que pueden ofrecer más potencia continua por kg que los Li-ion.
Su mayor peso y, en consecuencia, su menor densidad, pueden hacerlo inadecuado para coches eléctricos de alto rendimiento. Sin embargo, pueden ser una maravillosa alternativa económica a los carritos eléctricos, carritos de golf, etc.
Y en lo que respecta a aplicaciones residenciales, un poco de peso extra no hace daño (excepto si lo deja caer sobre el dedo del pie).
Natron Energy, con sede en California, ya vende baterías de iones de sodio y promete ventajas como 50.000 ciclos de vida, carga rápida en 8 minutos, etc.
Farradion, con sede en el Reino Unido, se autodenomina líder mundial en tecnología de celdas de iones de sodio no acuosos con una atractiva promesa de "rendimiento de iones de litio a precios de plomo-ácido".
El gigante tecnológico indio KPIT presentó recientemente su tecnología patentada de baterías de iones de sodio y ahora está buscando socios de fabricación.
La empresa de investigación IDTechEx, con sede en el Reino Unido, menciona que en todo el mundo, las capacidades de las instalaciones de fabricación de iones de sodio anunciadas hasta ahora ya han superado la marca de los 100 GWh. Esto puede parecer mucho más bajo que la capacidad acumulada de iones de litio de 1,6 TWh, pero los SIB se están poniendo al día rápidamente y no se puede negar.
Conclusión: ¿Conquistarán los iones de sodio el mundo de las baterías?
La pregunta anterior puede reformularse simplemente como "¿Pueden los iones de sodio vencer a los iones de litio?" Y creemos que la respuesta no es tan dramática (es decir, un "sí" o un "no"). Las ventajas obvias de los iones de sodio los convierten en una excelente opción para numerosas aplicaciones, como el almacenamiento de baterías residenciales.
Sin embargo, hay áreas en las que las baterías de iones de litio seguirán manteniendo su superioridad, como la movilidad de alto rendimiento. En un momento en que los autos deportivos intentan deshacerse de cada kilogramo de peso manteniendo la potencia y el alcance, es poco probable que las baterías de iones de sodio lleguen a un Tesla o un Porsche.
Dicho esto, todavía hay un mundo gigantesco de aplicaciones disponibles después de que excluimos los vehículos eléctricos de alto rendimiento, lo que significa que la respuesta a la pregunta anterior sería la siguiente: "Las baterías de iones de sodio tienen el potencial de conquistar casi por completo el mundo de las baterías", y la palabra " "casi" es importante aquí.
