Cómo las baterías de iones de sodio podrían abaratar los coches eléctricos
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Cómo las baterías de iones de sodio podrían abaratar los coches eléctricos
Fahroni/Alamy Stock Photo
Los iones de litio son la tecnología de baterías de mayor rendimiento disponible comercialmente. Pero la demanda de estas baterías se está disparando y el costo de las materias primas para fabricarlas es alto: solo el precio del carbonato de litio se multiplicó por diez entre finales de 2020 y 2022. Con más del 84% de los depósitos de litio conocidos concentrados en Argentina, Australia, Chile y China. , conseguir las materias primas para las baterías de iones de litio puede resultar difícil y costoso para los fabricantes.
Afortunadamente, las baterías basadas en iones de sodio en lugar de litio podrían superar estos problemas y, en última instancia, dar lugar a vehículos eléctricos que son más baratos de comprar.
Iones de sodio versus iones de litio
Se puede considerar una batería como un sándwich: sus dos electrodos (llamados cátodo y ánodo) son como rebanadas de pan que contienen un relleno de electrolito. El electrolito suele ser un líquido que empapa cada uno de los electrodos y contiene una alta concentración de iones disueltos en su interior.
Cuando se recarga la batería, los iones se mueven hacia el ánodo y se almacenan en su interior hasta que se necesita la energía. Cuando se enciende el automóvil, retroceden hacia el cátodo, generando una corriente eléctrica a través del circuito externo que impulsa los motores que impulsan el automóvil hacia adelante.
El litio es el mejor elemento a utilizar ya que los iones son pequeños y ligeros. Esto significa que pueden empaquetarse firmemente dentro de los electrodos y moverse rápidamente, produciendo baterías capaces de cargarse en tan solo 20 minutos.
Los automóviles que queman gasolina y diésel deben ser reemplazados por alternativas renovables si se quiere superar la crisis climática. Los vehículos eléctricos (EV) se consideran ampliamente como la mejor opción disponible.
Esto se debe a que los vehículos eléctricos pueden funcionar con electricidad renovable de la red, evitando la necesidad de combustibles fósiles. Pueden almacenar y liberar esta energía con una eficiencia cercana al 100%, mientras que el motor de combustión interna de la mayoría de los automóviles modernos sólo puede convertir de manera útil alrededor del 30% de la energía del combustible. Los vehículos eléctricos también se pueden recargar miles de veces, lo que ofrece un kilometraje de por vida similar al de los automóviles convencionales.
Esta hazaña de ingeniería es posible gracias a la batería recargable.
Pero en un cercano segundo lugar está el sodio.
Ubicado inmediatamente debajo del litio en la tabla periódica, el sodio comparte muchas propiedades químicas, como la capacidad de moverse rápidamente a través de los materiales de las baterías. Pero se beneficia de ser 1.000 veces más abundante en la Tierra que el litio.
El material clave para fabricar baterías de iones de sodio, el carbonato de sodio (o carbonato de sodio), se puede encontrar en rocas y salmueras de lagos salados o se puede fabricar en fábricas a partir de piedra caliza y sal. Ambos minerales son ampliamente accesibles y prácticamente inagotables.
El cambio de baterías de litio a baterías de iones de sodio podría reducir la dependencia de minerales críticos y producir paquetes de baterías más baratos. ¿Pero son lo suficientemente buenos como para alimentar vehículos eléctricos?
Con una sola carga completa, las baterías de iones de litio más nuevas pueden alimentar un vehículo eléctrico durante unas 300 a 400 millas.
Desafortunadamente, los iones de sodio son tres veces más pesados y un tercio más grandes que los iones de litio. Esto significa que los electrodos de las baterías de iones de sodio deben ser más gruesos y pesados para contener la misma cantidad de energía.
Beneficios de costos
Las innovaciones recientes significan que las baterías de sodio están comenzando a rivalizar con algunos sistemas de iones de litio, en particular aquellos que utilizan cátodos de fosfato de hierro y litio, conocidos en la industria como LFP. Aunque las baterías que contienen LFP no pueden almacenar energía con tanta densidad como la mejor tecnología de su clase, estas baterías son cada vez más importantes, ya que suelen ser alrededor de un 20% más baratas.
Si bien se está desarrollando una variedad de cátodos de iones de sodio, las baterías que contienen la mayor cantidad de energía utilizan cátodos de óxido en capas. Estas baterías son lo suficientemente buenas como para ofrecer vehículos eléctricos de pasajeros más baratos con capacidad para recorrer entre 150 y 250 millas. Análisis recientes han demostrado que los últimos paquetes de baterías de iones de sodio pueden incluso reducir el coste de las baterías LFP gracias a sus materias primas más baratas.
Los materiales que contienen sodio son ampliamente accesibles y prácticamente inagotables. Timo Volz/Unsplash, CC BY
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El resultado es que la tecnología de iones de sodio puede ofrecer vehículos eléctricos de bajo costo con autonomía suficiente para adaptarse a los viajeros y a los conductores urbanos en particular.
China ya ha reconocido este potencial. La empresa china de baterías CATL reveló recientemente que tiene la intención de suministrar al fabricante de automóviles chino Chery baterías de iones de sodio para un nuevo modelo de vehículo eléctrico. Otros dos fabricantes chinos, HiNa y el grupo JAC, también han anunciado un modelo impulsado por sodio capaz de alcanzar una autonomía de 155 millas, que supuestamente se vende por alrededor de 10.000 dólares estadounidenses (8.220 libras esterlinas) en China.
Las perspectivas para los vehículos eléctricos de iones de sodio
Todavía hay un margen significativo para mejorar la densidad energética de las baterías de iones de sodio.
Un cuello de botella es el cátodo. Los mejores materiales de cátodo de óxido en capas solo pueden almacenar aproximadamente la mitad de iones de sodio que el ánodo, lo que significa que se debe usar el doble de material del cátodo para equilibrar ambos lados del sándwich, lo que aumenta el peso de la batería.
Fuente: https://theconversation.com/how-sodium-ion-
batteries-could-make-electric-cars-cheaper-207342
Robert House
Se están realizando investigaciones para desarrollar nuevos materiales catódicos que puedan almacenar más iones de sodio en su estructura y ofrecer una salida de voltaje más alta, lo que se traduce en mejores autonomías de conducción de vehículos eléctricos.
Las baterías de iones de sodio están empezando a entrar en el mercado de los vehículos eléctricos. Queda por ver hasta dónde llegarán para competir con las baterías de litio de menor alcance y dependerá de los vientos económicos en contra y los avances en la ciencia de materiales.
Puede estar seguro, al menos, de que escuchará mucho más sobre los vehículos eléctricos de iones de sodio.
Las baterías de iones de sodio pueden producir EVs más baratas (albeit lower-range) Chuttersnap/Unsplash, CC BY
