Las baterías a base de sodio podrían comenzar a salir al mercado este año, si las empresas cumplen con sus planes.
El litio es actualmente el gobernante del mundo de las baterías, un ingrediente clave en las baterías que alimentan teléfonos, vehículos eléctricos e incluso almacenan energía en la red eléctrica.
Pero a medida que aumenta la preocupación por la cadena de suministro de las baterías, los científicos buscan formas de reducir los ingredientes más caros y menos disponibles de la tecnología de baterías. Ya hay opciones que reducen la necesidad de algunos, como el cobalto y el níquel , pero ha habido pocos recursos para aquellos que buscan destronar al litio.
Sin embargo, en los últimos meses, las compañías de baterías y los fabricantes de automóviles en China han anunciado incursiones en un nuevo tipo de química de baterías que reemplaza el litio con sodio. Estas nuevas baterías de iones de sodio podrían ayudar a reducir los costos tanto para el almacenamiento estacionario como para los vehículos eléctricos, si la tecnología puede cumplir con las altas expectativas que las empresas están estableciendo.
En marzo, JAC Motors, un fabricante de automóviles con sede en China, publicó fotos de un automóvil chartreuse que, según dijo, era el primer vehículo del mundo construido con baterías de iones de sodio. El vehículo compacto estaba equipado con una batería de 25 kilovatios-hora fabricada por otra empresa china, HiNa Battery, y un comunicado de prensa afirmaba que el alcance del automóvil era de hasta 250 kilómetros (155 millas). En abril, el mayor fabricante de baterías para vehículos eléctricos de China, CATL, anunció que había desarrollado una batería de iones de sodio que planeaba lanzar en un vehículo fabricado por el fabricante de automóviles Chery. Ninguna de las cuatro empresas respondió a una solicitud de comentarios.
“Están haciendo estos anuncios bastante interesantes. También faltan muchos detalles”, dice Andy Leach, analista de almacenamiento de energía de BNEF. Ni CATL ni HiNa han publicado cronogramas de producción o métricas de rendimiento detalladas para las baterías, ni siquiera han revelado qué tipos específicos de baterías de iones de sodio planean usar. El misterio no es sorprendente para estas grandes empresas, dice Leach: «Tienden a mantener sus cartas cerca de sus cofres». Pero deja dudas sobre qué tan preparadas podrían estar las baterías de iones de sodio para los vehículos reales.
Las baterías a base de sodio no son nuevas, pero las deficiencias técnicas les han impedido anteriormente asumir el litio. Las baterías de iones de sodio tradicionalmente se desgastan rápidamente y aún tienen una densidad de energía más baja que las de iones de litio, dice Shirley Meng, investigadora de baterías en la Universidad de Chicago y el Laboratorio Nacional Argonne.
Eso significa que para almacenar la misma cantidad de energía, una batería a base de sodio deberá ser más grande y más pesada que la equivalente a base de litio. Para los vehículos eléctricos, eso significa un rango más corto para una batería del mismo tamaño.
Una batería más pesada y económica podría ser preferible en algunas circunstancias, como para los vehículos eléctricos más pequeños y de rango más bajo comunes en China. El alcance anunciado de JAC es comparable al del Wuling Hongguang Mini , uno de los vehículos eléctricos más populares de China, cuya versión de largo alcance puede recorrer hasta 280 km (175 millas) con una sola carga.
Un mercado algo más fácil para las baterías de iones de sodio podría ser el de las instalaciones de almacenamiento estacionario, como las que se utilizan para proporcionar energía de respaldo para un hogar o negocio o en la red eléctrica. Algunas empresas, como Natron , con sede en EE. UU. , están desarrollando la química específicamente para aplicaciones estacionarias, donde el tamaño y el peso no son tan críticos como lo son en un automóvil en movimiento.
Las baterías de iones de sodio han estado en desarrollo durante más de medio siglo y su rendimiento ha mejorado constantemente, con ganancias especialmente pronunciadas durante la última década, dice Meng. Los investigadores de baterías han resuelto problemas anteriores con la vida útil, en parte al encontrar electrolitos más compatibles (el líquido que ayuda a transportar la carga en una batería) para los materiales de electrodos utilizados en las celdas de iones de sodio. Los investigadores también han desarrollado mejores materiales de electrodos para aumentar la densidad de energía de las baterías.
Pero la verdadera razón del repentino aumento de la popularidad de los iones de sodio es que las minas de litio y las instalaciones de procesamiento se esfuerzan por satisfacer la creciente demanda de baterías para vehículos eléctricos.
El mundo no se quedará sin los materiales necesarios para los vehículos eléctricos o la infraestructura de energía renovable en el corto plazo. Las reservas estimadas sugieren que la corteza terrestre tiene suficiente litio para miles de millones de vehículos eléctricos . Pero agregar la infraestructura para extraer litio y otros materiales del suelo y procesarlos para usarlos en baterías está demostrando ser un desafío. Puede llevar la mayor parte de una década en la mayor parte del mundo construir una nueva mina.
La demanda de litio se ha disparado debido al mayor interés en los vehículos eléctricos, que representaron alrededor del 13 % de las ventas mundiales de vehículos en 2022 . El aumento de la demanda ha disparado los precios: el precio del carbonato de litio, un material utilizado en las baterías, se triplicó aproximadamente entre noviembre de 2021 y noviembre de 2022 antes de finalmente comenzar a bajar.
La volatilidad de los precios del litio y el aumento constante de la demanda han abierto la puerta a otras sustancias químicas, dice Meng, y agrega: «Creo que el sodio se considera una buena alternativa para aliviar esa presión». A diferencia del litio, el sodio se puede producir a partir de un material abundante: la sal. Debido a que las materias primas son baratas y ampliamente disponibles, existe la posibilidad de que las baterías de iones de sodio sean significativamente menos costosas que sus contrapartes de iones de litio si más empresas comienzan a fabricarlas.
Pero si las condiciones del mercado han abierto la puerta a las alternativas de litio, podrían cerrarla fácilmente. El destino de las baterías de iones de sodio probablemente estará «directamente relacionado con el costo del litio», dice Jay Whitacre, investigador de baterías en la Universidad Carnegie Mellon y anterior fundador de una compañía de baterías de iones de sodio llamada Aquion .
Si las baterías de iones de sodio irrumpen en el mercado debido al costo y la disponibilidad de materiales, la caída de los precios del litio podría ponerlas en una posición difícil. Ya es bastante difícil hacer baterías nuevas y construirlas a gran escala, dice Whitacre. Es aún más difícil perseguir un objetivo móvil de baterías de iones de litio en constante mejora que son cada vez más baratas.
El sodio podría terminar en las baterías de vehículos eléctricos en China a fines de este año, pero la tecnología probablemente no derrocará al litio. Más bien, es probable que el mundo de las baterías continúe expandiéndose y diversificándose, y las empresas desarrollarán más opciones de baterías para diferentes situaciones. Hay “rincones y grietas” en el mercado de las baterías, como dice Whitacre, y pronto, el ion de sodio finalmente podría encontrar su lugar.
