A medida que el mundo cambia a nuevas fuentes de energía, la competencia entre las baterías de iones de sodio y iones de litio se intensifica. Actualmente, las baterías de iones de litio lideran el mercado, pero las baterías de iones de sodio están ganando atención debido a algunas ventajas atractivas. Exploremos qué hace que cada uno sea único, sus pros y contras, y sus posibles direcciones futuras.
¿Qué son las baterías de iones de sodio?
La batería de iones de sodio (SIB) es una batería recargada que usa iones de sodio (NA⁺) como portadores de carga. Comprende un cátodo que contiene sodio, un ánodo y un electrolito líquido. Durante la carga, los iones de sodio se extraen e insertan en el ánodo, mientras que la descarga ocurre reversamente.
Existen varios tipos de baterías de iones de sodio, incluidos Namno2, Na3v2 (PO4) 2F3 y NA2FEFE (CN) 6.
Namno₂ (óxido en capas)
- Voltaje de trabajo: 3.2 V; Rango operativo: -40 ° C a 80 ° C.
- Vida del ciclo: hasta 4.500 ciclos en prototipos de laboratorio con optimización estructural (por ejemplo, dopaje de boro).
- Desafíos: descomposición rápida de capacidad (20 ciclos) debido a las transiciones de fase MN³⁺; Las variantes modificadas mejoran la estabilidad.
Na₃v₂ (después) ₂f₃ (NVPF, tipo Nasicon)
- Densidad de energía: 75 wh/kg a una velocidad de 1c; mesetas de alto voltaje a 3.7 V y 4.2 V.
- Estabilidad del ciclo: más de 4,000 ciclos en configuraciones de células completas debido a recubrimientos de carbono y aditivos de electrolitos (por ejemplo, FEC).
- Aplicaciones: Adecuado para el almacenamiento de la red y los EV debido a la resiliencia térmica y una larga vida útil.
Na₂fefe (CN) ₆ (White prusiano)
- Rendimiento: logra 160 wh/kg de densidad de energía con 3.000 ciclos cuando se combina con ánodos de carbono duro; Beneficios de la difusión rápida Na⁺ en un marco cúbico.
- Ventajas: compatibilidad con baja temperatura (-20 ° C con 80% de retención de capacidad) y síntesis escalable, comercializada por CATL.
¿Qué son las baterías de iones de litio?
Las baterías de iones de litio han evolucionado significativamente a lo largo de los años, con la primera desarrollada en la década de 1970. Consisten en cuatro componentes principales: cátodo, ánodo, electrolito y separador.
El cátodo determina la capacidad y el voltaje, mientras que el ánodo dirige electrones a través de un cable. El electrólito Permite el movimiento de iones de litio entre el cátodo y el ánodo para el flujo de electricidad seguro. Los materiales de conductividad iónica alta facilitan este movimiento, que varía según el tipo de electrolito.
Hay seis tipos principales de baterías de litio; Se puede encontrar más información aquí.
Batería de iones de sodio frente a la batería de iones de litio
Al comparar baterías de iones de sodio y iones de litio, una tabla de comparación ofrece una visión clara de sus diferencias.
| Características | Batería de iones de sodio | Batería de iones de litio |
| Disponibilidad de material | Abundante | Limitado |
| Impacto ambiental | Ecológico | Menos ecológico |
| Costo | Barato | Alto |
| Rango de temperatura de funcionamiento | Más alto | Alto |
| Ciclo vital | Alto | Alto |
| Densidad de potencia | Bajo | Alto |
| Tiempo de carga | Más rápido | Rápido |
Desafíos para la batería de iones de sodio
La fabricación de baterías de iones de sodio enfrenta varios desafíos antes de que pueda reemplazar las baterías de iones de litio.
- No hay una cadena de suministro establecida para materiales, y pocas empresas están involucradas, lo que lleva a mayores costos.
- La tecnología aún se está desarrollando, limitando la flexibilidad de diseño y resultando en una menor densidad y capacidad de almacenamiento en comparación con las baterías de litio.
- Las baterías de iones de sodio tienen una vida útil del ciclo de 5,000 ciclos, significativamente más bajas que los 6,000 ciclos de baterías de fosfato de hierro de litio comercial.
¿Pueden las baterías a base de sodio reemplazar las baterías de iones de litio?
Las baterías de iones de sodio podrían ser una gran alternativa a las de iones de litio, pero enfrentan algunos obstáculos antes de que realmente puedan despegar.
Para convertirse en la opción para el almacenamiento de energía, necesitan mejorar su rendimiento técnico. Los investigadores están trabajando duro para que estas baterías sean más estables y asequibles, mientras que las empresas están ocupadas estableciendo una cadena de suministro sólida para los materiales necesarios.
