Con el desarrollo y la aplicación de las baterías de iones de sodio, cada vez son más las comparaciones entre éstas y las baterías de plomo-ácido. Algunas personas se aferran firmemente al uso de las baterías de plomo-ácido, mientras que otras creen en el potencial ilimitado de las nuevas tecnologías y esperan con impaciencia la adopción generalizada de las baterías de iones de sodio. Aunque no estamos seguros de qué tipo de batería prefiere usted, hoy pretendemos ofrecerle un sencillo resumen y una comparación.
Contenido
¿Qué es una pila de iones de sodio?
Las baterías de iones de sodio son baterías recargables que funcionan según un principio similar al de las baterías de iones de litio, en las que los procesos de carga y descarga implican el movimiento de iones de sodio entre los electrodos positivo y negativo.
En los últimos años, ha resurgido el interés por las baterías de iones de sodio, debido sobre todo a la constatación de que los recursos de litio son finitos. Para no vernos limitados por los recursos de litio, debemos plantearnos nuevas soluciones de almacenamiento de energía. Entonces, ¿conoces las ventajas y desventajas de las baterías de iones de sodio?
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Recursos para pilas de sodio
Ventajas de la pila de sodio
Recursos abundantes
Los recursos de sodio son mucho más abundantes que los de litio, con concentraciones de hasta 2,75% en la corteza terrestre y distribuidos uniformemente por varios países del mundo.
Altas prestaciones de seguridad
Las baterías de iones de sodio presentan unas prestaciones de seguridad elevadas, con mejor estabilidad térmica que las de iones de litio.
Buen rendimiento a bajas temperaturas
Las baterías de iones de sodio pueden descargarse con normalidad incluso en entornos tan fríos como -40°C, manteniendo alrededor de 80% de capacidad a -20°C. Si te encuentras en una región fría, pueden resolver tus problemas.
Excelente rendimiento tarifario
Las baterías actuales de iones de sodio de los fabricantes pueden cargar hasta 90% de su capacidad en 20 minutos.
Respetuoso con el medio ambiente
Las pilas de iones de sodio no contienen metales pesados nocivos, por lo que sus materias primas son respetuosas con el medio ambiente.
Desventajas de la pila de sodio
Densidad energética
La densidad energética de las baterías de iones de sodio oscila entre 110 y 160 Wh/kg, lo que no es poco. Sin embargo, en comparación con las baterías de litio, almacenan relativamente menos energía, con un importante margen de crecimiento. Se espera que esta diferencia se reduzca en 2 años, alcanzando la paridad con las baterías de litio.
Vida útil
Al igual que los datos de densidad energética, la vida útil de los ciclos de las baterías de iones de sodio es actualmente ligeramente inferior, pero se prevé que alcance niveles comparables a los de las baterías de litio hierro fosfato en un plazo de 2 años.
Volumen y peso
La menor densidad energética implica que las baterías de iones de sodio también tendrán volúmenes y pesos mayores.
Madurez tecnológica
La tecnología de las baterías de iones de sodio avanza rápidamente, pero su madurez comercial aún no ha alcanzado el nivel de las baterías de litio o plomo-ácido. Por tanto, los productos relacionados necesitarán tiempo y espacio en el mercado para crecer y perfeccionarse.
¿Qué es una batería de plomo-ácido?
Las baterías de plomo-ácido son también baterías recargables, que contienen placas positivas (dióxido de plomo), placas negativas (plomo), separadores, contenedores de celdas de batería, electrolito (solución de ácido sulfúrico) y terminales.
A diferencia de las baterías de iones de sodio, funcionan mediante reacciones químicas entre las placas positivas y negativas y el electrolito para completar la carga y la descarga. Las baterías de plomo-ácido son una tecnología muy madura y tienen amplias aplicaciones en diversos campos.
Batería de plomo-ácido
Ventajas de la batería de plomo-ácido
Eficiencia de costes
Como usted sabe, el coste de las baterías de plomo-ácido es bastante bajo, lo cual es una de las razones de su gran popularidad.
Madurez tecnológica
Hasta la fecha, la tecnología de las baterías de plomo-ácido ha alcanzado una gran madurez, con una cadena de suministro y un sistema de reciclaje bien establecidos.
Alta potencia de salida
Las baterías de plomo-ácido pueden suministrar una gran potencia, lo que las hace populares en aplicaciones como los vehículos eléctricos híbridos que requieren altas corrientes instantáneas.
Alto valor de reciclado
El sistema de reciclado de baterías de plomo-ácido está bien establecido, y no sólo presenta una elevada tasa de reciclado, sino también un alto valor de reciclado.
Desventajas de la batería de plomo-ácido
Baja densidad energética
Las baterías de plomo-ácido tienen una densidad energética menor, posiblemente sólo 1/3 de la de las baterías de litio, lo que las hace más grandes y pesadas.
Ciclo de vida corto
Debido a la baja densidad de energía, el número de ciclos de carga-descarga también es menor, especialmente con vidas útiles más cortas durante las descargas profundas. Por lo tanto, es posible que tengas que sustituir la fuente de alimentación con frecuencia.
Alto índice de autodescarga
Un alto índice de autodescarga significa que las baterías de plomo-ácido pierden una cantidad significativa de capacidad cuando se dejan inactivas durante un tiempo, por lo que requieren una carga regular.
Contaminación medioambiental
Las baterías de plomo-ácido contienen el pesado metal plomo y ácido sulfúrico corrosivo. La manipulación inadecuada de estas baterías puede causar fácilmente daños a la salud humana y al medio ambiente.
Batería de iones de sodio VS. Batería de plomo-ácido
Después de adquirir una comprensión básica de estos dos tipos de pilas, vamos a enumerar algunos elementos de comparación para comprender intuitivamente las diferencias entre ellas.
Batería de iones de sodio VS Batería de plomo-ácido
Recargabilidad
Tanto las baterías de ión-sodio como las de plomo-ácido son baterías secundarias, lo que significa que son recargables.
Tensión
Pilas de iones de sodio: La tensión nominal oscila entre 2,8 y 3,5 V.
Baterías de plomo-ácido: La tensión nominal es de 2,0 V, pueden descargarse hasta 1,5 V y cargarse hasta 2,4 V.
Materias primas
Las materias primas de las baterías de iones de sodio y plomo son abundantes y baratas.
Coste
Baterías de iones de sodio: Dado que esta tecnología aún está en desarrollo, su coste seguirá disminuyendo a medida que aumente la escala de producción. Podemos estimar su coste en tres etapas:
Durante el periodo de promoción, el coste es superior al de las baterías de plomo-ácido;
Durante el periodo de desarrollo, el precio puede equipararse al de las baterías de plomo-ácido;
En el periodo de auge, será inferior al de las baterías de plomo-ácido.
Baterías de plomo-ácido: En comparación con las baterías de iones de sodio e iones de litio, su coste es relativamente bajo, en torno a $0,3/Wh. Sin embargo, debido a la menor vida útil de las baterías de plomo-ácido, puede ser necesario sustituirlas con más frecuencia.
Densidad energética
La densidad energética se refiere a la cantidad de energía almacenada en un determinado volumen o masa de una sustancia.
Baterías de iones de sodio: Tienen una densidad energética relativamente alta, que puede alcanzar los 100~150Wh/kg, por lo que almacenan más energía.
Baterías de plomo: Tienen una baja densidad energética, normalmente entre 30~50Wh/kg, lo que significa que almacenan menos energía en comparación.
Volumen y peso
De la comparación anterior se desprende que las baterías de iones de sodio tienen una mayor densidad energética. Esto significa que, para un mismo volumen, las baterías de iones de sodio almacenan más energía. Para obtener la misma cantidad de energía, las baterías de plomo-ácido requieren un mayor volumen, lo que se traduce en un mayor peso.
En resumen: las baterías de iones de sodio son más ligeras y compactas que las de plomo-ácido.
Ciclo de vida
Baterías de iones de sodio: Tienen una vida útil más larga, que actualmente oscila entre 2.000 y 6.000 ciclos de carga y descarga, y son capaces de alcanzar una profundidad de descarga de 100%.
Baterías de plomo: Su vida útil es de unos 300 a 600 ciclos, con una vida útil de 2 a 4 años, que es relativamente corta, especialmente en condiciones de descarga profunda.
Temperatura
Baterías de iones de sodio: Tienen un amplio rango de temperaturas de funcionamiento, normalmente de -40°C a 60°C. También funcionan bien a bajas temperaturas, manteniendo aproximadamente 80% de su capacidad a -20°C, lo que las hace muy adecuadas para su uso en regiones extremadamente frías.
Baterías de plomo: Tienen una capacidad de adaptación a la temperatura más débil, y su rendimiento disminuye en condiciones de temperatura extremas. Especialmente a temperaturas bajas, como -20 °C, su capacidad puede caer por debajo de 60%.
Velocidad de carga
Baterías de iones de sodio: Tienen una excelente capacidad de tasa, capaz de cargar hasta 90% de su capacidad en 15 minutos, que es una velocidad de carga muy rápida.
Baterías de plomo-ácido: Se cargan más lentamente y tienen menor eficiencia de carga en comparación con las baterías de iones de sodio.
Seguridad
Baterías de iones de sodio: Han superado una serie de pruebas de seguridad y poseen unas prestaciones de seguridad extremadamente altas. Tienen una buena estabilidad térmica y no son propensas a la combustión espontánea o la explosión. Además, el electrolito no es muy corrosivo, lo que reduce el riesgo de fugas.
Baterías de plomo-ácido: Las reacciones químicas en las baterías de plomo-ácido son relativamente estables. Sin embargo, pueden liberar gas hidrógeno cuando se sobrecargan o se dañan. En determinadas condiciones, una mezcla de hidrógeno y oxígeno puede provocar una explosión. Además, su electrolito consiste en ácido sulfúrico, que es muy corrosivo y plantea un riesgo de fuga.
Efecto memoria
El efecto memoria suele asociarse a las pilas de níquel-cadmio o níquel-hidruro metálico. Las baterías con efecto memoria son incapaces de utilizar toda su capacidad, lo que reduce el tiempo de uso real. Sin embargo, las baterías de plomo-ácido y las de iones de sodio no tienen efecto memoria y no se ven afectadas por él.
Tasa de autodescarga
Baterías de iones de sodio: Tienen un bajo índice de autodescarga, generalmente entre 1% y 5% al mes. Por tanto, aunque las baterías de iones de sodio permanezcan inactivas durante un periodo prolongado, pueden conservar una gran capacidad.
Baterías de plomo: Tienen una tasa de autodescarga relativamente alta, de entre 5% y 10% al mes.
Mantenimiento
Baterías de iones de sodio: Requieren menos mantenimiento y tienen costes de mantenimiento más bajos.
Baterías de plomo: Las baterías de plomo-ácido inundadas requieren comprobaciones periódicas del nivel de electrolito y puede ser necesario añadir agua destilada cuando sea necesario. Los terminales de las baterías de plomo-ácido también deben limpiarse con regularidad para evitar que la corrosión y la oxidación afecten a la eficacia de las conexiones. Además, es importante asegurarse de que reciben regularmente una carga de ecualización.
Protección del medio ambiente
Pilas de iones de sodio: Las materias primas de las pilas de iones de sodio son muy respetuosas con el medio ambiente, pero aún no se ha evaluado el impacto ambiental de las sustancias químicas que las componen. Además, el sistema de reciclado de las pilas de iones de sodio aún no está maduro, por lo que es necesario seguir desarrollando y mejorando la tecnología.
Baterías de plomo: Las baterías de plomo-ácido contienen metales pesados tóxicos, que pueden contaminar el medio ambiente durante la extracción de los recursos y la producción de las baterías. Sin embargo, el sistema de reciclaje de baterías de plomo-ácido está relativamente maduro, aunque es importante garantizar una manipulación adecuada para evitar la contaminación. Una manipulación inadecuada que provoque fugas de líquido puede seguir causando graves daños al medio ambiente.
Aplicación
Baterías de iones de sodio: Debido a su mayor densidad energética y vida útil, son adecuadas para su uso en vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía a gran escala. También tienen potencial para sustituir a las baterías de plomo-ácido como baterías de arranque para vehículos.
Baterías de plomo-ácido: Debido a su bajo coste y alta corriente de descarga instantánea, las baterías de plomo-ácido se utilizan comúnmente para el arranque de automóviles, sistemas de alimentación ininterrumpida y otras aplicaciones industriales.
¿Puede una batería de iones de sodio sustituir a una de plomo?
Mucha gente está prestando atención a este asunto y tiene opiniones diferentes. Para ser sinceros, aunque las baterías de iones de sodio tienen un gran potencial, tardarán mucho tiempo en sustituir por completo a las baterías de plomo-ácido. De hecho, si las baterías de iones de sodio pueden o no sustituir a las de plomo-ácido aún no tiene una respuesta definitiva. No es una cuestión que pueda resolverse con una simple afirmación; depende de múltiples factores:
Madurez tecnológica
Las baterías de iones de sodio son todavía una tecnología emergente que no se ha comercializado plenamente. Para sustituir a las baterías de plomo-ácido, es necesario abrir primero el mercado de las baterías de sodio-ión.
Consideraciones económicas
Una de las razones por las que las baterías de plomo-ácido son tan populares es su bajo coste. Aunque las baterías de iones de sodio abundan en recursos y tienen potencial para ser más rentables que las de plomo, para sustituirlas es necesario mantener un rendimiento excelente y reducir al mismo tiempo los costes.
Adaptabilidad al mercado
Los distintos mercados y aplicaciones exigen productos diferentes. Las baterías de iones de sodio son más populares en el campo de los vehículos eléctricos y el almacenamiento de energía a gran escala. Las baterías de plomo-ácido se utilizan actualmente más en aplicaciones de mercado sensibles al precio.
Innovación tecnológica
Para que las baterías de iones de sodio penetren plenamente en el mercado, deben seguir mejorando su densidad energética y su vida útil.
Política medioambiental
Las baterías de iones de sodio son más respetuosas con el medio ambiente. Si las políticas de protección del medio ambiente se hacen más estrictas, el uso de baterías de plomo-ácido puede verse afectado.
En resumen, si las baterías de iones de sodio consiguen hacer avances tecnológicos, mejorar la densidad energética y la vida útil de los ciclos, es posible que en el futuro sustituyan gradualmente a las baterías de plomo-ácido en determinados ámbitos. Sin embargo, si quieren ampliar sus aplicaciones y sustituir totalmente a las baterías de plomo-ácido, todavía tienen que seguir creciendo.
Por último, le invito a compartir sus valiosas ideas, para que podamos explorar juntos este tema.
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Iones de litio VS. Baterías de plomo | Guía comparativa
"Células cilíndricas de sodio:
3V 12Ah - 18650"
12 Ah es incorrecto. Según la hoja de especificaciones, la capacidad es de 1200 mAh = 1,2 Ah.
Hola, muchas gracias por señalarnos el error. Ya lo hemos corregido.