El potencial de las baterías de iones de sodio
Una visión equilibrada de una tecnología prometedora
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Las baterías de iones de sodio se han convertido en un tema candente: Se considera que son rentables y están ampliamente disponibles. Al mismo tiempo, se podría reducir la dependencia de las cadenas de suministro asiáticas. Pero, ¿cumple la tecnología lo que promete? En el Día de la Batería, que se celebra el 18 de febrero, día del nacimiento del inventor de la primera pila, Alessandro Volta, los directores de la División MEET, Johannes Kasnatscheew y Markus Börner, analizan con matices el potencial de las baterías de iones de sodio.
La tecnología del sodio ocupa un nicho
El sodio es el sexto elemento más abundante en la corteza terrestre, con alrededor de un 2,3 a un 2,8 por ciento en peso. El litio, en cambio, ocupa alrededor del puesto 30. Por ello, este material se ha convertido en un prometedor complemento del litio en la investigación de baterías. "Las baterías de iones de sodio ocuparán un nicho en el futuro, pero es improbable que sustituyan a las de iones de litio", explica el Dr. Johannes Kasnatscheew, Jefe de la División de Investigación de Materiales del MEET. En comparación con las baterías de iones de litio, las pilas con iones de sodio tienen una densidad energética menor. Sus mayores competidoras son las baterías de iones de litio con cátodo de fosfato de hierro y litio (LFP), ya que ambas tienen propiedades similares. El Dr. Markus Börner, Jefe de la División de Investigación MEET Cell System, explica: "Las baterías de iones de sodio tienen ventajas a bajas temperaturas, por ejemplo". Las razones son el carbono duro del ánodo y el carbonato de propileno disolvente del electrolito, en lugar del carbonato de etileno utilizado habitualmente.
Además, la tecnología de iones de sodio puede utilizarse en aplicaciones como sistemas estacionarios de almacenamiento de energía y e-scooters. Ya hay productos con baterías de iones de sodio en el mercado asiático. Pero también se están utilizando en Europa en determinadas aplicaciones. "En Francia, por ejemplo, hay un fabricante que instala baterías de iones de sodio en destornilladores inalámbricos", dice Börner. Una de las razones por las que ya se pueden producir estas pilas es que las líneas de producción de baterías de iones de litio existentes se pueden adaptar para la fabricación de pilas de iones de sodio sin mucho esfuerzo.
La ventaja clave: Reducir las dependencias
Sin embargo, los científicos de MEET subrayan que las posibles ventajas de coste deben considerarse de forma holística. Kasnatscheew lo explica: "Lo relevante no es el precio de un solo material, sino el precio por kilovatio hora. En este sentido, las baterías de LFP son actualmente más rentables que las de sodio". Sin embargo, el sodio permite depender menos de las fluctuaciones del precio del litio. "Desde una perspectiva estricta de costes, el sodio resulta especialmente atractivo cuando el litio es caro", afirma Kasnatscheew.
Debido a su alta disponibilidad, el elemento también ofrece la oportunidad de establecer una cadena de suministro europea. Börner subraya: "Se trata de un proceso largo. No podremos competir con el mercado masivo de baterías de iones de litio de bajo coste de la noche a la mañana. Sin embargo, como resultado, Europa será más independiente y estará más segura para el futuro con su propia producción de células de batería."
Fuerte investigación y desarrollo en Alemania y Europa
Para lograr este objetivo, es necesario seguir investigando en la tecnología de iones de sodio. Hay varias opciones para los materiales que se utilizarán en el cátodo, por ejemplo. Una posibilidad es un óxido estratificado basado en níquel-hierro-manganeso (NFM), que ofrece un buen equilibrio entre estabilidad estructural y rendimiento electroquímico. En el ánodo, el colector de corriente convencional a base de cobre puede sustituirse por aluminio, que es sustancialmente más ligero.
En el Centro de Investigación de Baterías MEET, el equipo trabaja por tanto en varios proyectos para seguir desarrollando baterías de iones de sodio para uso industrial: desde materiales y envejecimiento hasta análisis exhaustivos. El instituto forma parte del mayor consorcio alemán de tecnología de iones de sodio: el proyecto "Sodium-Ion-Battery Deutschland Forschung - SIB:DE FORSCHUNG". Otro proyecto es Na.Ion.NRW, en el que el equipo pretende producir pilas de iones de sodio de gran formato a escala piloto. A largo plazo, la tecnología debería utilizarse en conceptos estacionarios de almacenamiento de energía. En el marco de la cooperación germano-francesa "HIPOBAT - Baterías de alta potencia", MEET y sus socios investigan sobre baterías de sodio de alto rendimiento.
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