Entre las tecnologías de almacenamiento de energía existentes, las baterías de iones de litio (LIB) son las grandes dominadoras del mercado. Ofrecen una densidad de energía y una versatilidad que, por ahora, no han podido ser igualadas por ninguna otra tecnología. Su comercialización fue impulsada por los dispositivos móviles. En los últimos años, son los vehículos eléctricos y los sistemas de almacenamiento estacionarios los que han ampliado su escala en el mercado.
Sin embargo, los depósitos que contienen su materia prima están distribuidos de manera desigual lo que hace que el litio sea propenso a fluctuaciones de precio. Esta situación ha obligado a buscar otros productos químicos alternativos que alcancen, por lo menos, sus mismas características.
La química de las baterías de iones de sodio (SIB) es una de las tecnologías que han surgido con fuerza ‘más allá del litio’ por ofrecer unas características al menos similares, sino superiores, siendo su materia prima mucho más abundante. El informe de IDTechEx “Baterías de iones de sodio 2023-2033: tecnología, jugadores, mercados y pronósticos”, analiza las perspectivas y los desafíos clave para su comercialización.
Diferencias químicas
El principio de funcionamiento de las baterías SIB es prácticamente idéntico a las LIB. Dependen de los cationes de sodio en lugar de los de litio. A diferencia de este, el sodio no se alea electroquímicamente con el aluminio a temperatura ambiente. Por lo tanto, el colector de corriente de cobre en el ánodo puede reemplazarse por aluminio, un material que es mucho más económico. Esto no solo reduce el coste, sino también los riesgos durante su transporte ya que estas baterías pueden transportarse sin necesidad de que estén cargadas.
En el caso de las SIB, el grafito, que se usa habitualmente como estructura de los ánodos de las baterías LIB y que tiene poca capacidad de almacenamiento de sodio, se sustituye por carbono. En cuanto al cátodo se pueden utilizar varias químicas basadas en óxidos de metales de transición montados en capas, compuestos polianiónicos y análogos de azul de Prusia. Los separadores y los colectores de corriente positiva son similares a los de las LIB y el electrolito precisa el uso de sales de sodio.
¿Son realmente capaces de sustituir a las baterías de litio?
Entre todas las tecnologías de baterías emergentes que se consideran para sustituir a las de litio, las de sodio prometen ventajas en el coste de producción, la seguridad, la sostenibilidad y en el rendimiento. Utilizan materias primas económicas y ampliamente disponibles y se adaptan a los métodos de producción de las baterías de litio, por lo que escalar su producción es una labor relativamente sencilla.
Las SIB se convierten así en una alternativa atractiva para satisfacer la demanda global de almacenamiento de energía. Hoy en día, son las más avanzadas en cuanto a desarrollo. Tanto es así que sus características ya son comparables con las de las baterías de litio ferrofosfato (LFP) por lo que se encuentran a las puertas de poder ser comercializadas para su aplicación en vehículos eléctricos.
¿Cuál es su mercado?
Aunque ambas tecnologías son muy similares, el sodio es tres veces más pesado que el litio y tiene un potencial redox 300 mV más bajo. Esto se traduce en una reducción en la densidad de energía de, al menos, un 30%. Esto dificulta su uso en aplicaciones como los vehículos eléctricos. Cómo se ve en la gráfica, actualmente se precisa de baterías muy grandes para poder ofrecer el mismo rendimiento que las baterías de litio.
Sin embargo, en aplicaciones donde la densidad de energía no es tan crítica, por ejemplo, almacenamiento de energía estacionario, vehículos eléctricos de dos ruedas o microcoches eléctricos, las baterías SIB pueden ser una solución ideal por sus características de potencia, seguridad y coste.
La mayoría de las empresas que producen baterías de sodio tienen su sede en China. El gobierno de este país apoya el desarrollo de esta industria con el objetivo de asegurar un suministro estable y para tomar la iniciativa en el desarrollo de las baterías de próxima generación.
Según IDTechEx, solo allí son casi 20 las empresas que las fabrican y trabajan en su desarrollo. La actividad en cuanto a patentes también es la más alta. A pesar de las persistentes incertidumbres sobre las perspectivas del mercado, las empresas occidentales están haciendo algunos movimientos para entrar en el negocio, viendo el potencial de estas baterías. En su informe proporciona un análisis de los actores clave de su cadena de suministro, así como un análisis de la tecnología y una perspectiva sobre su evolución.
