Las baterías de cloruro de sodio y níquel no son una idea nueva. Ya en 2013 os hablábamos de esta prometedora tecnología que está destinada a aplicaciones como el almacenamiento estacionario. Una alternativa más sostenible, que prescinde del litio, y que además son una opción mucho más económica. Ahora una década después una de las primeras empresas que apostar por ella ha comenzado su producción.
La empresa australiana Altech Chemicals ha firmado un acuerdo de colaboración con el principal instituto alemán de baterías, Fraunhofer IKTS, para comercializar la batería de electrolito sólido de sodio y alúmina que ha terminado su desarrollo y que tendrá un primer pedido de 100 MWh que se ubicará en la localidad de Schwarze Pumpe, Sajonia, Alemania.
Para ello han desarrollado una química que utiliza alúmina de alta pureza para dar forma a un electrolito cerámico sólido que combinación con cloruro de sodio y níquel. El resultado es una batería pensada para usar en sistema estacionarios que ofrece como puntos más positivos su bajo coste.
Y es que el sodio es uno de los elementos más comunes en la tierra. Está en la sal común de cocina y es abundante en los océanos. Su obtención es sencilla y barata, pudiendo reducir el coste del conjunto entre un 40 y un 60% respecto a una de litio.
Para el almacenamiento en red, para calcular los costes del almacenamiento se tienen en cuenta los costes de sustitución de los módulos y los costos de almacenamiento a largo plazo. En el caso de las baterías de litio, normalmente estos tienen una vida útil de entre 7 y 10 años. Algo en lo que dependen factores como el rango de temperatura de funcionamiento idóneo, bastante estrecho en el caso de los sistemas de litio.
Baterías de cloruro de sodio y níquel
En cambio las celdas de cloruro de sodio y níquel cuentan de una mayor estabilidad térmica, que las hace más seguras y menos propensas a los incendios. No contienen electrolitos líquidos inflamables ni separadores de plástico; el electrolito es un tubo cerámico sólido e inflamable que permite que los iones de sodio se transfieran a través de él. Además, la batería, debido a su química, no contiene óxidos ni genera oxígeno en el cátodo, y puede por ejemplo soportar sin problemas una inundación.
También pueden abarcar mayores rangos de temperatura. Estas pueden funcionar de manera eficiente en un rango que va desde los -20 °C a +60 °C y garantizan un alto rendimiento y vida útil independientemente de la temperatura ambiente.
Debido a que no tiene electrolito líquido, cuenta con un electrolito cerámico sólido, la temperatura ambiente no afecta negativamente el rendimiento de unas baterías internas de alta temperatura (con una temperatura de funcionamiento de 300 oC) pero están completamente aisladas, por lo que el exterior del módulo de la batería está a una temperatura mucho más baja y que describen como «de toque humano» que debe ser que es soportable al tocarla con las manos.
La temperatura central de la batería es autosuficiente y no requiere refrigeración como las baterías de litio. Son baterías de almacenamiento que pueden instalarse en prácticamente cualquier ambiente, pero por sus características son ideales para climas desérticos y de frío extremo, que es la principal desventaja de las baterías de litio.
Otra ventaja frente a las baterías litio es que en las de cloruro de sodio y níquel no hay degradación de iones de sodio con cada carga y descarga. No hay pérdida del primer ciclo, reacciones secundarias perjudiciales, crecimiento de dendritas o ruptura de estructuras de ánodo y cátodo.
La ausencia de electrolito líquido, reemplazado por un componente cerámico sólido, supone en la práctica que no apenas pérdida de capacidad en la batería. Según sus desarrolladores, se estima que la vida útil mínima será de 15 años.
En un estudio reciente de la consultora ITP Renewables, esta batería tipo no mostró ningún deterioro en su capacidad después de los primeros 700 ciclos. Un test que podemos ver comparado con el comportamiento de las celdas LFP y NMC.
Un gráfico que muestra que la capacidad de las celdas no solo no bajan, sino que van subiendo con el paso de los primeros ciclos. Algo que según sus diseñadores debería permitirle superar sin problemas los 2.000 ciclos.
Otra característica única de esta batería es que no contiene grafito ni cobre en el lado del ánodo de la batería. De hecho, no hay ánodo en este diseño. El ánodo solo se forma durante el proceso de carga como una película de sodio fundido entre el electrodo de acero y el borde exterior del electrolito cerámico. De manera similar, el ánodo de sodio fundido se disuelve durante el proceso de descarga de la batería. En lugar de cobre como colector negativo en la batería de litio, se utiliza un sistema de acero como electrodo negativo.
El resultado son unas baterías que prescinden de materiales costosos o con fuerte carga ambiental o humanitaria, como el litio, cobalto, grafito o cobre. Además, están dotadas de una capacidad energética de entre 110-130 Wh/kg, lo que le colocan por encima del litio-ferrofosfato.
Queda por ver el precio en producción masiva. La planta piloto sacará adelante 1.666 módulos de 60 kWh cada uno, que contará con un coste de entre 700 a 900 dólares por kWh. Un coste que debería bajar de forma importante en el producto final y que se estima rondará los 9.000 dólares por cada pack.
