Una batería comercial de iones de sodio que ya se utiliza en China está entrando en un terreno similar al de Tesla , lo que ejerce una nueva presión sobre la ventaja de costes de las baterías de iones de litio.
Los investigadores que probaron las celdas de Hina encontraron un rendimiento constante en una muestra grande, una alta capacidad de potencia y un diseño que recuerda a decisiones clave en las baterías de Tesla. La batería de sodio de bajo costo aún tiene trabajo por delante, especialmente en lo que respecta a la carga en condiciones de congelación, pero apunta a una alternativa más económica para vehículos eléctricos, almacenamiento en la red eléctrica y vehículos comerciales que no requieren la máxima autonomía.
Para los fabricantes de automóviles, la cadena de suministro podría ser tan valiosa como el rendimiento en sí. El sodio es ampliamente accesible y más económico que el litio, lo que podría ayudar a los fabricantes de baterías a evitar algunas de las fluctuaciones de precios y las limitaciones de suministro que han afectado la producción de baterías de iones de litio.
¿Qué tan cerca está del rendimiento de Tesla?
La célula Hina destacó porque los investigadores no se limitaron a analizar una muestra impresionante y detenerse ahí. Midieron 120 células mediante espectroscopia de impedancia y encontraron una gran uniformidad en todo el lote.
Esa consistencia es la señal útil para la producción en el mundo real. Una celda con un alto rendimiento máximo tiene menos valor si las fábricas no pueden fabricarla de forma repetible, especialmente en vehículos o sistemas de red donde los paquetes de baterías grandes dependen de un comportamiento predecible.
El equipo también probó las celdas a diferentes corrientes y temperaturas, desde -20 grados Celsius hasta 45 grados Celsius, y luego utilizó rayos X y un desmontaje para estudiar la estructura interna. El resultado fue una celda de sodio comercial con un comportamiento de potencia inusualmente problemático para un producto incipiente en esta categoría.
¿Por qué el sodio cambia el cálculo de costos?
El desmontaje revela otro factor que influye en el coste de la celda. Su composición catódica incluye sodio, cobre, níquel, hierro y manganeso, y el cobre se utiliza de forma que podría reducir la dependencia de metales más caros como el níquel y el cobalto.
La celda también utiliza una arquitectura de doble aluminio sin pestañas. El sodio no reacciona con el aluminio de la misma manera que el litio, lo que permite a los fabricantes usar papel de aluminio en ambos lados de la celda en lugar de depender del cobre para el colector de corriente del ánodo.
Esa elección estructural podría reducir no solo los costos de los materiales, sino también la simplificación del colector de corriente mediante el uso de aluminio, que es más económico. Si las celdas de iones de sodio continúan mejorando sin depender excesivamente de metales costosos, podrían convertirse en un factor decisivo para las baterías de iones de litio en mercados sensibles al precio.
¿Qué debe mejorar a continuación?
La principal debilidad sigue siendo la carga en climas fríos. Los investigadores descubrieron que la carga a bajas temperaturas continúa siendo un problema, lo que significa que estas celdas necesitarían una gestión térmica cuidadosa antes de poder soportar cargas frecuentes por debajo de los 0 grados Celsius.
La densidad energética es otro factor importante. Las celdas de iones de sodio actuales generalmente no pueden igualar a las mejores baterías de iones de litio para vehículos eléctricos de largo alcance , por lo que la principal ventaja de Tesla permanece intacta en vehículos diseñados para lograr la máxima autonomía.
Pero la oportunidad es real. Si Hina y otros fabricantes de baterías mejoran la carga en frío, perfeccionan los ánodos de carbono duro e impulsan el desarrollo de la química de los electrolitos, las baterías de iones de sodio podrían desempeñar un papel importante en el almacenamiento de energía en la red eléctrica, los vehículos eléctricos de corto alcance y los vehículos comerciales, donde las ventajas del litio tal vez no justifiquen su precio superior.