Más económicas, sostenibles, y ahora con mayor densidad energética. Las baterías de sodio se acercan a su punto de inflexión
El sodio es 50 veces más económico que el litio y se puede extraer incluso del agua de mar, haciéndolo una alternativa más sostenible, duradera y que ahora también quiere mejorar de forma drástica su densidad energética para posicionarse en el sector del transporte.
Las baterías de sodio han ido lenta y discretamente creciendo como una alternativa incluso más barata que las económicas LFP. Una opción más económica, más sostenible, con una larga vida útil y formadas principalmente por sal de mesa, que estaba lastrada por su baja densidad energética. Ahora, un avance abre las puertas a derribar ese aspecto y disparar las cifras de las celdas de iones de sodio.
Un equipo de investigadores, dirigidos por el Laboratorio de Investigación Canepa de la Universidad de Houston, ha desarrollado un nuevo tipo de material para baterías de iones de sodio que podrá hacerlas más eficientes y aumentar su densidad energética, volumétrica, y mejorar su eficiencia, lo que pavimenta el camino para su desembarco comercial a gran escala.
Según los investigadores, el nuevo material, fosfato de sodio y vanadio con la fórmula química Na x V 2 (PO 4 ) 3, mejora el rendimiento de las baterías de iones de sodio al aumentar la densidad energética en más de un 15% respecto a los mejores prototipos de laboratorio.
Las estimaciones indican que esta nueva configuración podrá llegar a los 458 Wh/kg en celda, lo que supone multiplicar por más de dos las cifras de las mejores baterías de sodio comercial, como las celdas de segunda generación de CATL, que llegarán este año con 200 Wh/kg, o las celdas de litio 4680 de Tesla, que se colocan en los 270 Wh/kg.
Una de las claves de este diseño es su bajo coste. Según los responsables del proyecto: “El sodio es casi 50 veces más barato que el litio e incluso se puede extraer del agua de mar, lo que lo convierte en una opción mucho más sostenible para el almacenamiento de energía a gran escala. Las baterías de iones de sodio podrían ser más baratas y fáciles de producir, lo que ayudaría a reducir la dependencia del litio y haría que la tecnología de baterías fuera más accesible en todo el mundo”.
Baterías de sodio: del laboratorio a la calle
El Laboratorio Canepa, que utiliza conocimientos teóricos y métodos computacionales para descubrir nuevos materiales y moléculas que ayuden a impulsar las tecnologías de energía limpia, colaboró con los grupos de investigación dirigidos por los investigadores franceses Christian Masquelier y Laurence Croguennec del Laboratoire de Reáctivité et de Chimie des Solides, que es un laboratorio del CNRS que forma parte de la Université de Picardie Jules Verne, en Amiens, Francia, y el Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux, Université de Bordeaux, Bordeaux, Francia, para el trabajo experimental del proyecto. Esto permitió que el modelado teórico pasara por una validación experimental.
Los investigadores crearon un prototipo de batería utilizando el nuevo material, Na x V 2 (PO 4 ) 3 , que demuestra mejoras significativas en el almacenamiento de energía. El Na x V 2 (PO 4 ) 3 , parte de un grupo llamado «conductores superiónicos de Na» o NaSICON, está diseñado para permitir que los iones de sodio se muevan suavemente dentro y fuera de la batería durante la carga y descarga.
A diferencia de los materiales existentes, tiene una forma única de manejar el sodio, lo que le permite funcionar como un sistema monofásico. Esto significa que permanece estable a medida que libera o absorbe iones de sodio. Esto permite que el NaSICON permanezca estable durante la carga y descarga mientras entrega un voltaje continuo de 3,7 voltios en comparación con el sodio metálico, más alto que los 3,37 voltios de los materiales existentes.
Si bien esta diferencia puede parecer pequeña, aumenta significativamente la densidad energética de la batería, es decir, la cantidad de energía que puede almacenar en relación con su peso. La clave de su eficiencia es el vanadio, que puede existir en múltiples estados estables, lo que le permite retener y liberar más energía.
“El cambio continuo de voltaje es una característica clave”, afirmó Canepa. “Significa que la batería puede funcionar de manera más eficiente sin comprometer la estabilidad del electrodo. Eso es un punto de inflexión para la tecnología de iones de sodio”.
Fuente | Universidad de Houston
