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TECNOLOGÍA. Las baterías de iones de sodio, una alternativa viable a las de litio

 


Una nueva investigación dice que las baterías de iones de sodio son una alternativa válida a las baterías de iones de litio


Las baterías de litio (Li) -ion (LIB) son los sistemas de almacenamiento de energía electroquímicos preferidos para una amplia variedad de aplicaciones; sin embargo, otros tipos de tecnologías de baterías emergentes están actualmente en el camino de compartir su posición dominante.

Entre ellas,  sodio (Na) (NIB) tienen un gran potencial para representar la solución de almacenamiento de energía de próxima generación de bajo costo y respetuosa con el medio ambiente. Los diversos indicadores clave de rendimiento requeridos por las diferentes aplicaciones y la diversificación del mercado es la fuerza impulsora de la tecnología de iones de sodio más cerca del mercado.

Un equipo de científicos que incluyó a WMG en la Universidad de Warwick combinó sus conocimientos y experiencia para evaluar el estado actual de la tecnología de iones de sodio desde los materiales hasta , ofreciendo una comparación realista de los indicadores clave de rendimiento para NB y LIB.

Los LIB juegan un papel primordial en la transición hacia una economía baja en carbono. Sin embargo, a medida que el mercado se expande rápidamente, los desafíos ambientales y sociales asociados con la producción masiva de LIB están generando 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, los NIB representan una tecnología alternativa de almacenamiento de energía de bajo costo, sostenible y más respetuosa con el medio ambiente.

Gráfico de batería Na. Fuente: Universidad de Warwick



Las baterías a base de Na ofrecen una combinación de propiedades atractivasSon de bajo costo, utilizan precursores sostenibles y cuentan con un suministro seguro de materias primas. Además, se consideran una tecnología de incorporación que podría beneficiarse de las instalaciones de fabricación de baterías de iones de litio ya existentes.

Al igual que los sistemas basados ​​en Li, las baterías basadas en Na vienen en diferentes formas, como iones de Na, baterías de estado sólido de Na, NaO2 y Na / S. Si bien las últimas se ven como tecnologías futuras disruptivas, la tecnología de iones de Na representa una tecnología atractiva casi lista para desafiar a las baterías de iones de litio en aplicaciones específicas.

Las métricas de rendimiento son de suma importancia para que la esta tecnología garantice un costo competitivo por Wh y encuentre un lugar en el mercado. En este trabajo, se han revisado los materiales de electrodos y los sistemas de electrolitos más prometedores y se han utilizado métricas de rendimiento de la literatura académica para extrapolar los indicadores de rendimiento de las células de iones de sodio completos.

Los autores indican que con el desarrollo en curso, los mejores materiales disponibles para las células de iones de sodio deberían permitir acercarse a la densidad de energía de la generación actual de células comerciales de iones de litio. Uno de los campos de aplicación más importantes para los prototipos de baterías de iones de sodio desarrollados son, sin duda, los sistemas de almacenamiento de energía estacionarios, donde el costo y el ciclo de vida representan dos parámetros fundamentales. 

Las baterías de iones de sodio tienen el potencial de dominar el mercado futuro y representan el sistema más prometedor para llenar el vacío entre la producción y la utilización de energía asegurando el suministro de energía. Sin embargo, las aplicaciones de alta potencia en el campo de la automoción electrificada son un nicho potencial solicitud de NIB.
Se necesitan más mejoras tecnológicas para aumentar el rendimiento, especialmente en términos de densidad de Se han obtenido resultados extremadamente alentadores con la tecnología de iones de sodio en muy poco tiempo en comparación con la tecnología de iones de litio. 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.

Desde el punto de vista de la investigación aplicada, los esfuerzos de investigación futuros deben dedicarse a la investigación fundamental, el descubrimiento de materiales y la comprensión de los procesos termodinámicos y cinéticos que gobiernan la química de estos sistemas. Además, la investigación de baterías de iones de sodio mejoradas es de primordial importancia para obtener datos realistas para comparar el progreso de la tecnología, así como la adopción de una metodología de informes común en la comunidad científica que permita una comparación justa entre los resultados de rendimiento.


Fuente: Ivana Hasa et al. Challenges of today for Na-based batteries of the future: From materials to cell metrics, Journal of Power Sources (2020). DOI: 10.1016/j.jpowsour.2020.228872


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