Este estudio demuestra la vulnerabilidad de las baterías de sodio frente a las de litio, pero tiene una explicación
Las baterías de iones de sodio están llamadas a ser protagonistas en el futuro más inmediato de los coches eléctricos, además de otras aplicaciones. Sin embargo, una investigación sobre su resistencia a daños mecánicos debe poner en alerta a los fabricantes de este tipo de baterías.
El aumento de las necesidades de almacenamiento de energía, siendo los coches eléctricos los que centran el mayor interés en este campo, está acelerando los progresos tecnológicos en las baterías. Tanto es así, que se están desarrollando nuevos tipos de baterías que sustituyan, en el medio y largo plazo, a las actuales de iones de litio, las cuales todavía tienen mucho recorrido.
Una de las tecnologías más prometedoras, y que podrían empezar su implantación a gran escala ya en 2026, son las baterías de iones de sodio. En China, el gran interés de la industria, el apoyo político y las características prometedoras que presenta se producirá la primera gran expansión de estas baterías, con CATL a la cabeza. Esta tipología de batería es más barata, más duradera y presenta un mejor rendimiento en climas extremos. En los vehículos eléctricos, por ejemplo, podrían presentar autonomías superiores a los 500 kilómetros según el ciclo CLTC.
Sin embargo, como toda tecnología que aparece y se expande rápidamente, necesita ser objeto de investigación y puesta a punto. En el apartado de seguridad, poco conocemos de estas nuevas baterías de iones de sodio… hasta ahora. Desde el Instituto Federal de Investigación y Ensayo de Materiales (BAM), el laboratorio de investigación Instalación Europea de Radiación Sincrotrón (ESRF) y el Instituto Fraunhofer de Dinámica de Alta Velocidad (EMI) han llevado a cabo unas pruebas de seguridad importantes.
Y los resultados de este estudio son bastante concluyentes: se debe seguir investigando todavía sobre la seguridad de estas baterías de iones de sodio. Ojo, no se malinterprete, no se pone en entredicho la seguridad fundamental de esta tecnología, pero sí que se remarca la «necesidad de considerar conjuntamente la composición química y el diseño de seguridad». Ahora lo entenderás mejor.
Baterías de sodio, LFP y NCM frente a la misma prueba de seguridad
Esta investigación se encargó de simular el daño mecánico de esta batería, junto a otras químicas (LFP y NCM), mediante la prueba de perforación con clavo. Se trata de un test muy reconocido y que evalúa el comportamiento de seguridad de las baterías: se perfora intencionalmente una celda de la batería con un alfiler mecánico, provocando así un daño crítico en su interior.
El objetivo era comprobar si esta batería sufría una reacción térmica peligrosa y si los mecanismos de seguridad integrados funcionaban. Y es que si esta se calienta en exceso, podría incendiarse o explotar. Todo ello, utilizando una avanzada máquina de imágenes de rayos X de alta velocidad capaz de visualizar en tiempo real los procesos internos durante un evento crítico.
Los resultados del estudio determinaron que los mecanismos de seguridad probados no son igual de eficaces para todas las tecnologías de baterías de forma automática. En la prueba con la batería de litio-ferrofosfato (LFP), esta demostró ser estable; en la batería con cátodo de níquel-cobalto-manganeso (NCM) hubo una reacción controlada. En cambio, en la batería de iones de sodio, se presentó una reacción casi explosiva.
El estudio explicó que la causa no fue la química de la celda en sí, sino que se presentó un fallo en el sistema de ventilación, que estaba diseñado para aliviar la sobrepresión. Al producirse un aumento rápido de la presión, dicho sistema se bloqueó por otros componentes de los dispositivos de seguridad, de forma que se produjo una reacción abrupta y violenta.
¿La conclusión a estas pruebas? «Nuestras investigaciones demuestran que los mecanismos de seguridad no se pueden transferir sin más de una tecnología de baterías a otra. Sobre todo con los nuevos tipos de baterías, como las de iones de sodio, los componentes mecánicos, como los sistemas de ventilación, deben adaptarse y someterse a pruebas específicas», explican los responsables de la investigación.
Fuente | ScienceDirect
