Como es bien sabido, las baterías de iones de litio siempre han sido una forma muy popular de energía respetuosa con el medio ambiente, mientras que las baterías de iones de sodio son fuentes potenciales de energía que vuelven a estar de actualidad. ¿Qué similitudes o diferencias existen entre ellas? Con tu curiosidad a cuestas, explorémoslo juntos.
Contenido
¿Qué es una batería de iones de litio?
Quizá aún no se haya dado cuenta, pero las baterías de iones de litio forman parte integral de nuestra vida cotidiana desde hace mucho tiempo. Son un tipo común de pilas recargables que generan electricidad principalmente a través del movimiento de iones de litio en su interior. La investigación sobre las baterías de iones de litio se remonta a la década de 1960.
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Ventajas de la batería de iones de litio
Larga vida útil
Las baterías de iones de litio tienen una vida útil de entre 3.000 y 8.000 ciclos, y algunos fabricantes incluso consiguen mantener una vida útil de unos 15 años.
Alta densidad energética
Las baterías de litio tienen una ventaja considerable en términos de densidad energética, por lo que son pequeñas en volumen y ligeras en peso.
Sin efecto memoria
Las baterías de iones de litio no sufren el efecto memoria. Por lo tanto, cuando las utilices, no necesitas descargarlas completamente antes de recargarlas.
Respetuoso con el medio ambiente
Las pilas de iones de litio no contienen metales pesados tóxicos y no contaminan el medio ambiente.
Ventaja de la batería LiFePO4 de 12,8 V y 300 Ah
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Desventajas De batería de iones de litio
Cuestiones de costes
Los recursos de litio no son abundantes, y 70% del litio se encuentra en Sudamérica. Con la subida de los precios de las materias primas, el coste de producción de las baterías de litio también debe controlarse estrictamente dentro de un margen adecuado.
Cuestiones de seguridad
Las baterías de iones de litio deben estar equipadas con un BMS (sistema de gestión de baterías) porque son muy sensibles a la sobrecarga, la sobredescarga y las altas temperaturas, que pueden dañarlas fácilmente.
Temperatura de funcionamiento
A las baterías de iones de litio les cuesta rendir a sus niveles normales en condiciones climáticas extremas. Esto ocurre especialmente cuando las baterías se utilizan en regiones frías, donde su rendimiento puede verse fácilmente afectado.
Aplicación
Las baterías de iones de litio desempeñan un papel importante en sistemas de almacenamiento de energíavehículos eléctricos, dispositivos médicos, fuentes de alimentación de emergencia y dispositivos móviles.
¿Qué es una pila de iones de sodio?
Las pilas de iones de sodio son pilas recargables que se cargan y descargan mediante el movimiento de iones de sodio entre los electrodos positivo y negativo. Este principio de funcionamiento es muy similar al de las baterías de iones de litio. Debido a la limitada disponibilidad de recursos de litio y al aumento de sus precios, las baterías de iones de sodio recuperaron el interés de los investigadores a principios de la década de 2010. Tras años de investigación, el rendimiento de las baterías de iones de sodio ha mejorado significativamente, pero aún están en rápido desarrollo. Aún queda camino por recorrer antes de que las baterías de iones de sodio puedan producirse comercialmente a escala industrial.
Recursos para pilas de sodio
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Ventajas de la pila de iones de sodio
Buenas prestaciones de seguridad
Tras rigurosas pruebas realizadas por investigadores, las prestaciones de seguridad de las pilas de iones de sodio son incluso superiores a las de las pilas de iones de litio, y nunca se incendiarán ni explotarán con facilidad.
Buen rendimiento a altas y bajas temperaturas
Las baterías de iones de sodio tienen un rango de temperatura de funcionamiento más amplio. Puede seguir descargándose a -40℃ y mantener 90% de su capacidad a -20℃ bajo cero. Es un dato muy bueno.
Materias primas abundantes
El contenido de recursos de sodio en la corteza terrestre asciende a 2,75%, y abarca todo el mundo. Esto supondrá un impulso excepcional para la posterior promoción a gran escala de las baterías de sodio.
Ventaja de costes
La abundancia de recursos de sodio reduce en cierta medida el coste de la materia prima de las pilas de sodio. Además, los fluidos positivo y negativo de las pilas de iones de sodio utilizan una lámina de aluminio más barata. La combinación de ambos puede reducir el coste material de las baterías de sodio en 30%-40%.
Respetuoso con el medio ambiente
Las pilas de sodio, al igual que las de litio, son ecológicas y tienen muy poco impacto en el medio ambiente.
Desventajas de la pila de iones de sodio
Baja densidad energética
La densidad energética de las baterías de sodio se sitúa entre 110-160 Wh/L, ligeramente inferior a la de las baterías de iones de litio. Aún queda mucho por mejorar.
Ciclo de vida corto
La vida útil de las baterías de iones de sodio es de unos 2.000 ciclos. Aunque es muy superior a la de las baterías de plomo-ácido, tardará algún tiempo en alcanzar a las de iones de litio.
Aplicación
Las baterías de sodio aún no se han comercializado totalmente y se utilizan sobre todo en campos sensibles a los costes, como los vehículos eléctricos de baja velocidad y el almacenamiento de energía en red.
Aplicación de la pila de iones de sodio
Batería de iones de sodio frente a batería de iones de litio
Las ventajas, desventajas y escenarios de aplicación de las dos baterías se han presentado anteriormente. A continuación, vamos a hacer una comparación más intuitiva.
Batería de iones de sodio VS. Batería de iones de litio
Tensión
Batería de iones de sodio: el rango de tensión es de 2,8~3,5 V.
Batería de iones de litio: el rango de tensión es de 3,0~4,5 V.
Densidad energética
Las baterías de iones de sodio tienen entre 100 y 150 Wh/kg.
Las baterías de iones de litio tienen entre 150 y 250 Wh/kg.
Aunque la densidad energética de las baterías de iones de sodio es ligeramente inferior, se espera que alcancen a las de iones de litio en los próximos dos años a medida que avance la tecnología.
Ciclo de vida
Batería de iones de sodio: unas 2000 veces.
Batería de iones de litio: 3000 veces y más, incluso hasta 8000 veces.
Rendimiento a baja temperatura
El rendimiento a bajas temperaturas de las baterías de iones de sodio es mejor que el de las baterías de iones de litio, y la tasa de descarga puede mantenerse por encima de 90% incluso a -20°C.
Tasa de rendimiento
Las baterías de iones de sodio tienen un rendimiento superior. Puede cargar rápidamente, alcanzando la carga 90% en 15 minutos.
Sobredescarga
El BMS (Battery Management System) de las baterías de iones de litio puede evitar la sobredescarga, ya que ésta puede causar daños irreversibles en la batería.
Las baterías de iones de sodio permiten la descarga a 0 V, y la sobredescarga no tiene ningún efecto sobre ellas.
Coste
Las baterías de iones de sodio no utilizan metales raros y las materias primas son abundantes. Según los informes, se espera que el coste futuro de las baterías de iones de sodio sea más de 20% inferior al de las baterías de litio.
Rendimiento de seguridad
Las baterías de iones de sodio tienen un margen de seguridad más amplio y son capaces de resistir pruebas como sobrecarga, sobredescarga, cortocircuito, perforación y compresión sin incendiarse ni explotar.
Aplicaciones
Las baterías de iones de litio se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, desde diminutos dispositivos portátiles hasta grandes usos industriales.
Las baterías de iones de sodio, con su menor densidad energética y su mayor volumen y peso, no son adecuadas para su uso en dispositivos móviles portátiles. Sin embargo, se espera que se conviertan en un complemento importante en el campo de las baterías de almacenamiento de energía y en el sector de los vehículos eléctricos de baja velocidad.
¿Son mejores las baterías de iones de sodio que las de litio?
Basándonos en el exhaustivo análisis anterior, es difícil concluir cuál es mejor que la otra, ya que cada una tiene sus propios puntos fuertes y débiles. Quién es mejor depende de sus necesidades o de las del mercado. Por ejemplo, si necesita un precio más bajo, las pilas de iones de sodio son más baratas. Si necesita energía con una vida útil más larga, entonces las pilas de iones de litio merecen más la pena.
¿Sustituirán las baterías de iones de sodio a las de litio？?
Aún es difícil concluir si las baterías de sodio sustituirán a las de litio en el futuro. Aunque las baterías de sodio presentan mayores ventajas en cuanto a coste, recursos y seguridad, aún es necesario seguir avanzando en la densidad energética y el rendimiento de carga y descarga. Con un mayor desarrollo de la tecnología, las baterías de iones de sodio no se limitarán a campos específicos y tendrán una gama más amplia de aplicaciones. Sólo entonces podrá hablarse de sustitución.
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