¿Qué es el sodio?

Aug 26, 2023

Resulta que como todo lo demás solo necesitaba más sal.

Las baterías de iones de sodio (Na-ion) utilizan iones de sodio en lugar de iones de litio para almacenar y suministrar energía. El sodio es mucho más abundante y respetuoso con el medio ambiente que el litio, pero aún quedan varios desafíos por delante para convertir a las baterías de iones de sodio en las nuevas campeonas de las baterías.

Las baterías se están volviendo cruciales para la vida cotidiana, y quien encuentre una batería mejor tiene el mundo en bandeja. Las baterías de iones de sodio son uno de los principales contendientes por la corona que ostentan las baterías de iones de litio, pero ¿qué las hace exactamente especiales?

Las baterías de iones de sodio son baterías que utilizan iones de sodio (pequeñas partículas con carga positiva) en lugar de iones de litio para almacenar y liberar energía. Las baterías de iones de sodio comenzaron a mostrar viabilidad comercial en la década de 1990 como una posible alternativa a las baterías de iones de litio, del tipo comúnmente utilizado en teléfonos y automóviles eléctricos.

Las baterías de iones de sodio, también llamadas baterías de iones de Na, utilizan una reacción química para almacenar y liberar energía eléctrica. Como todas las baterías, tienen dos electrodos (un electrodo positivo y un electrodo negativo) separados por un electrolito, que es una sustancia especial que permite que los iones (pequeñas partículas con carga positiva o negativa) se muevan entre los electrodos.

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Las baterías de iones de sodio funcionan de manera similar a las de iones de litio, pero utilizan iones de sodio en lugar de iones de litio. La elección de materiales para los electrodos y electrolitos puede afectar el rendimiento y la vida útil de la batería, por lo que los investigadores experimentan constantemente con diferentes combinaciones para encontrar la mejor combinación de costo, rendimiento y seguridad. Generalmente, el cátodo (el electrodo negativo) y el electrolito contienen sodio.

Las baterías de iones de litio llevan la batuta en este momento y hay mucha investigación para hacerlas incluso mejores de lo que son ahora. Aún así, las baterías de iones de sodio tienen algunas ventajas distintivas sobre ellas.

No existe una tecnología de batería perfecta y hay algunas razones por las que las baterías de iones de sodio aún no han reemplazado al litio.

Aparte de estos pros y contras técnicos, la cadena de fabricación de baterías de iones de sodio todavía tiene algunos problemas que resolver antes de que pueda convertirse en un producto comercial generalizado. Sin olvidar que ingenieros y científicos están trabajando para encontrar soluciones a los puntos débiles que aún persisten en esta tecnología de baterías.

Investigadores y empresas de todo el mundo están trabajando para mejorar el rendimiento y la viabilidad comercial de las baterías de iones de sodio. Algunas áreas clave de atención incluyen mejorar la densidad de energía y el voltaje de las baterías de iones de sodio, así como aumentar su vida útil y su tasa de carga/descarga.

Si estos esfuerzos tienen éxito, las baterías de iones de sodio podrían convertirse en una alternativa viable a las baterías de iones de litio en el futuro. Podrían utilizarse potencialmente en diversas aplicaciones, incluida la electrónica portátil, los vehículos eléctricos y los sistemas estacionarios de almacenamiento de energía.

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En 2022, investigadores del Departamento de Energía de EE. UU. lograron un gran avance al mejorar la durabilidad de las baterías de iones de sodio. Al cambiar parte de la química de la batería, las baterías prototipo del tamaño de una moneda duraron más de 300 ciclos manteniendo más del 90% de su capacidad. Sin embargo, incluso sin este nuevo enfoque de la química, parece que las baterías de iones de sodio están a punto de llegar a la producción en masa de todos modos.

En diciembre de 2022, se informó que una empresa llamada HiNa, en asociación con la empresa estatal china China Three Gorges Corporation, había comenzado la producción en masa de baterías de iones de sodio. La primera generación de baterías HiNa ofrece cifras de densidad energética de 125 Wh/kg, aproximadamente la mitad que las baterías de iones de litio. Sin embargo, estas baterías tienen una capacidad nominal de alrededor de 4500 ciclos de carga, lo que es significativamente más que las baterías de iones de litio típicas.

Las baterías típicas de fosfato de hierro y litio ofrecen densidades de energía similares a las de iones de sodio, y el número nominal de ciclos de carga también es similar. Eso pone a las baterías de iones de sodio en competencia directa con estas baterías para aplicaciones como energía de inversor de respaldo o vehículos eléctricos.

Está previsto que la próxima generación de estas baterías HiNa tenga una densidad de energía de 200 Wh/kg, y se espera que las generaciones posteriores superen esa cifra. Teniendo en cuenta que algunos coches eléctricos que utilizan baterías de litio tienen una densidad energética inferior a 250 Wh/kg, estas primeras baterías de iones de sodio producidas en masa tienen un gran potencial para reducir el coste del almacenamiento de energía.

Sin embargo, al igual que las baterías LiFeP04, no espere que esta tecnología llegue a su teléfono inteligente o computadora portátil en el corto plazo. En estos pequeños dispositivos, la densidad de energía sigue siendo la consideración más importante. Sin embargo, no se sorprenda si su automóvil eléctrico o su sistema de batería de energía solar se vuelven un poco más salados en un futuro próximo.

Sydney Butler es un escritor de tecnología con más de 20 años de experiencia como técnico de PC independiente y creador de sistemas. Ha trabajado durante más de una década en la educación de usuarios. En How-To Geek, se centra en la creación de contenido comercial con sencillos consejos de compra y sugerencias de productos cuidadosamente seleccionados. Sydney comenzó a trabajar como técnico informático independiente alrededor de los 13 años, antes de lo cual estuvo a cargo de administrar el centro de computación de su escuela. . (¡También organizó torneos de juegos LAN cuando los profesores no estaban mirando!) Sus intereses incluyen la realidad virtual, PC, Mac, juegos, impresión 3D, electrónica de consumo, la web y la privacidad. Tiene una Maestría en Psicología de Investigación con Especialidad en estudios de medios y tecnología. Su tesis de maestría examinó el potencial de las redes sociales para difundir información errónea.