Baterías de sodio en la industria automotriz

Baterías de sodio: El siguiente paso hacia la electromovilidad

Las tecnologías aplicadas a la electromovilidad siguen avanzando a pasos agigantados; la preocupación por el cambio climático y la creciente necesidad por reducir la dependencia de los combustibles fósiles han logrado que los vehículos eléctricos ganen protagonismo en el mercado automotor.

Hasta el momento, las baterías de iones de litio dominan este mercado debido a su alta densidad de energía y eficiencia. Sin embargo, las baterías de sodio han surgido como una alternativa prometedora, con el potencial de resolver algunos de los problemas asociados con las tecnologías actuales, aunque no están libres de dificultades y desafíos.

En este artículo, revisaremos qué son las baterías de sodio, cómo funcionan, cuáles son sus ventajas para los fabricantes de vehículos automotores y conductores, además de los desafíos y el impacto que podrían tener en el futuro de los vehículos eléctricos.

¿Qué son las baterías de sodio para autos?

Las baterías de sodio, también conocidas como baterías de iones de sodio, son un tipo de batería recargable que utiliza sodio en lugar de litio como portador de carga. El sodio, al igual que el litio, pertenece al grupo de los metales alcalinos, lo que significa que tiene propiedades electroquímicas similares. 

Sin embargo, el sodio es significativamente más abundante y barato que el litio, lo que lo convierte en un candidato atractivo para el almacenamiento de energía a gran escala. De hecho, se dice que el sodio está entre los elementos químicos más abundantes del planeta, al menos 500 veces más abundantes que el litio.

Aun así, esta nueva tecnología tiene sus limitaciones: una menor capacidad para almacenar energía y densidad energética es inferior, razones suficientes para seguir utilizando litio. Así lo explica Arturo Squella Serrano, profesor de Electroquímica del Departamento de Química Orgánica y Físico Química de la Universidad de Chile, en la página de noticias de la casa de estudios:

“Las baterías de sodio necesitan más volumen que las de litio para la misma energía, por ende, podrían funcionar en grandes baterías y no para aplicaciones donde el espacio es limitado. Nunca van a reemplazar todas las aplicaciones que tiene el litio”, comenta Squella.

La clave a futuro, según afirman los expertos, está en trabajar con una mezcla de iones de sodio y iones de litio. De esta forma, se espera que las próximas generaciones de baterías para autos alcance autonomías de más de 500 kilómetros por carga, y los fabricantes ya están trabajando para lograrlo, como veremos más adelante.

¿Cómo funcionan las baterías de sodio en vehículos eléctricos? 

Las baterías de sodio funcionan mediante un principio similar al de las baterías de litio. Durante la carga, los iones de sodio se desplazan desde el cátodo al ánodo a través de un electrolito, y durante la descarga, el proceso se invierte, liberando energía que se usa para alimentar un vehículo.

Este flujo de iones de sodio en el electrolito es acompañado por un flujo de electrones a través del circuito externo, que es lo que finalmente alimenta el motor eléctrico del vehículo. El proceso es reversible, lo que permite recargar la batería y repetir el ciclo de carga y descarga muchas veces.

Aunque el principio básico es el mismo que en las baterías de litio, hay diferencias en los materiales y las propiedades electroquímicas que influyen en el rendimiento y las características de estas baterías:

• El tamaño de los iones de sodio hace que este tipo de baterías tenga una densidad de energía más baja y, por tanto, una capacidad de almacenamiento de energía menor que en baterías de litio.
• Cómo las baterías de sodio actuales almacenan menos energía por kilogramo en comparación con las de litio, es necesario una batería más grande y pesada para alcanzar la misma autonomía que una batería de litio.

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¿Cuáles son las ventajas de las baterías de sodio en autos? 

A pesar de los desafíos que plantea el almacenamiento de energía en baterías de sodio, esta tecnología ofrece múltiples ventajas. Aquí revisaremos algunas de las principales:

1. El sodio es mucho más abundante que el litio.
2. El sodio se presenta en grandes cantidades y está presente en todo el mundo, incluso en el agua de mar.
3. Una mayor disponibilidad conlleva menores costos en la extracción y posterior producción de las baterías.
4. En consecuencia, los automóviles eléctricos con baterías de sodio tendrían precios más asequibles para el público en general.
5. La extracción del sodio tiene un impacto ambiental mucho menor que la del litio, por lo que representa una opción más sostenible para la industria a mediano y largo plazo. 
6. Las baterías de sodio son más seguras porque no se sobrecalientan ni explotan, como lo hacen las de litio.
7. Mejor rendimiento a bajas temperaturas. Se mantienen más estables en climas extremos, lo que significa una ventaja para regiones que tienen climas más severos.

¿Cuáles son los fabricantes de baterías de sodio para automóviles y en qué autos se usan? 

Actualmente, ya existe un puñado de fabricantes que están produciendo baterías de sodio a nivel comercial, proveyendo de esta tecnología a algunas empresas productoras de autos eléctricos y que van a la vanguardia en el uso de energías limpias.

En este sentido, los chinos llevan la delantera, acaparando gran parte de la producción de estas nuevas baterías a nivel mundial. Las principales marcas que encabezan el desarrollo de esta tecnología son:

1. Hina Battery

Hina Battery es una empresa china que, en asociación con Anhui Jianghuai Automobile Group Corp (una empresa conjunta de JAC y Volkswagen Anhui), lograron ponerle baterías de sodio al Sehol E10X de la marca Yiwei, un auto eléctrico que se comercializa en China por el equivalente a 12.000 euros aproximadamente.

Así nació el nuevo Yiwei EV, un auto con baterías de sodio que promete cargas ultra rápidas, capaces de ir del 10% al 80% en solo 20 minutos. Hasta ahora se desconoce el precio de venta de este modelo.

2. Instituto de Investigación de CATL

Otro fabricante chino de este tipo de baterías es el Instituto de Investigación de CATL. Ellos también lograron desarrolla una alternativa de energía limpia para la propulsión de autos a partir de sodio, y se están probando en modelos de la empresa Chery.

3. Farasis Energy

El último de la lista de fabricantes chinos es Farasis Energy, que están proporcionando baterías de ion de sodio semisólidas al modelo ELIGHT de JMEV. Además, tiene acuerdos estratégicos con FAW para promover el desarrollo del mercado de este tipo de baterías para vehículos eléctricos comerciales. 

Estas baterías del fabricante Farasis Energy prometen una autonomía de 400 kilómetros a partir de una carga de solo 100 minutos. 

Adicionalmente, otros fabricantes de vehículos´europeos también están explorando en la propulsión por sodio, como BMW, Volvo, Polestar y Volkswagen.

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¿Qué futuro tienen las baterías de sodio en la industria automotriz?

A pesar de los desafíos, las baterías de sodio representan una gran oportunidad para el futuro de la movilidad eléctrica. Todas las ventajas que vimos a lo largo del artículo hacen que la nueva tecnología sea atractiva para el mercado de los autos eléctricos de aquí en adelante, especialmente en los segmentos más económicos.

Además, las baterías de sodio podrían tener un papel importante en el almacenamiento de energía a gran escala, como en redes eléctricas, donde la densidad de energía es menos crítica que en los vehículos.

Investigadores de todo el mundo, incluidos aquellos en China y Europa, ya están trabajando en la mejora del rendimiento de las baterías de sodio. A medida que estas tecnologías evolucionen y se resuelvan los problemas técnicos, es posible que veamos una mayor diversificación en el mercado de baterías para vehículos eléctricos, con el sodio jugando un papel protagónico a futuro.

*Las imágenes que aparecen en este post pertenecen a las marcas o fabricantes mencionados.