Las baterías de iones de sodio son una alternativa válida a las baterías de iones de litio

Ciencia tecnología e innovación El Mundo Al Instante 05 de octubre de 2020
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Las baterías de iones de litio (Li) (LIB) son los sistemas de almacenamiento de energía electroquímica de elección para una amplia variedad de aplicaciones, sin embargo, otros tipos de tecnologías de baterías emergentes están actualmente en camino de compartir su posición dominante.

Entre ellas, las baterías de iones de sodio (Na) (NIB) tienen un gran potencial para representar la próxima generación de soluciones de almacenamiento de energía de bajo coste y respetuosas con el medio ambiente. Los diversos indicadores clave de rendimiento que requieren las diferentes aplicaciones y la diversificación del mercado son la fuerza motriz que impulsa a la tecnología de iones de sodio a acercarse al mercado.

Un equipo de científicos, incluido el WMG de la Universidad de Warwick, combinó sus conocimientos y experiencia para evaluar el estado actual de la tecnología NIB, desde los materiales hasta el desarrollo de las células, ofreciendo una comparación realista de los indicadores clave de rendimiento entre las NIB y LIB.

Las LIBs juegan un papel primordial en la transición hacia una economía de bajo carbono. Sin embargo, a medida que el mercado se expande rápidamente, los desafíos ambientales y sociales asociados a la producción masiva de LIBs están provocando una gran atención hacia la búsqueda de soluciones alternativas de almacenamiento de energía basadas en materiales que puedan obtenerse de manera sostenible y responsable. En este escenario, las NIBs representan una alternativa de bajo costo, sostenible y más respetuosa con el medio ambiente de la tecnología de almacenamiento de energía.

En un artículo publicado en la revista Journal of Power Sources, un gran equipo de científicos expertos en tecnología de iones de sodio, dirigido por WMG, de la Universidad de Warwick (Reino Unido), analiza la perspectiva de que las NIBs ocupen un lugar en el mercado del almacenamiento de energía. En el documento también participan investigadores de: Instituto Helmholtz de Ulm (Alemania), College de Francia (Francia), Universidad Humboldt de Berlín (Alemania), Instituto de Tecnología Energética (Noruega), Université de Picardie Jules Verne (Francia), Universidad de Burdeos (Francia) y CIC energiGUNE (España).

Las baterías con base de nanotecnología ofrecen una combinación de propiedades atractivas. Son de bajo costo, utilizan precursores sostenibles y tienen un suministro seguro de materias primas. Además, se consideran como una tecnología de sustitución que podría beneficiarse de las instalaciones de fabricación de baterías de iones de litio ya existentes.

Como los sistemas basados en Li, las baterías basadas en Na vienen en diferentes formas, como las baterías de ion de Na, NaO2, Na/S, etc. Mientras que las últimas se consideran tecnologías futuras disruptivas, la tecnología de ion de sodio representa una tecnología atractiva casi lista para desafiar a las baterías de ion de litio en aplicaciones específicas.

La métrica de rendimiento es de suma importancia para que la tecnología SIB asegure un costo competitivo por Wh y encuentre un lugar en el mercado. En este trabajo se han revisado los materiales de electrodos y sistemas de electrolitos más prometedores y se han utilizado las métricas de rendimiento de la literatura académica para extrapolar los indicadores de rendimiento de las celdas de iones de sodio completas.

Los autores indican que con el desarrollo en curso, los mejores materiales disponibles en la actualidad para las células de ion Na deberían permitir acercarse a la densidad de energía de la actual generación de células comerciales de ion Li. Uno de los campos de aplicación más importantes para los prototipos de baterías de iones de sodio desarrollados son sin duda los sistemas estacionarios de almacenamiento de energía, en los que el costo y la duración del ciclo representan dos parámetros fundamentales. “En este campo, las baterías de iones de sodio tienen el potencial de dominar el mercado futuro, ya que representan el sistema más prometedor para llenar el vacío entre la producción y la utilización de energía, asegurando su suministro. Sin embargo, las aplicaciones de alta potencia en el campo de la automoción electrificada son un nicho potencial de aplicación para las NIB”, dice la Dra. Ivana Hasa, Profesora Adjunta de WMG.

Se necesitan más mejoras tecnológicas para aumentar el rendimiento, especialmente en términos de densidad de energía. Se han logrado resultados extremadamente alentadores para la tecnología de ion de Na en muy poco tiempo en comparación con la tecnología de ion de Li. La mejora tecnológica se logrará mediante la optimización de la fabricación/ensamblaje de componentes celulares, como ocurrió en los últimos treinta años para la tecnología LIB.

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