¿Qué es una pila de iones de sodio?

Seguro que no le resultan desconocidas las baterías de iones de litio y las baterías de plomo-ácido, ya que llevan mucho tiempo acompañando a la humanidad. Pero con el desarrollo de los tiempos, las baterías de iones de litio y plomo-ácido tienen dificultades para satisfacer las crecientes necesidades de la gente. El desarrollo de otros tipos de baterías químicas es inminente, y la gente está volviendo su atención a las baterías de iones de sodio. ¿Qué es una pila de iones de sodio?

¿Qué es una pila de iones de sodio?

Las baterías de iones de sodio son baterías recargables, abreviadas como SIB o NIB. Las baterías de iones de sodio se desarrollaron ya a principios de los años setenta. Sin embargo, en aquella época, sus perspectivas comerciales se vieron eclipsadas por las baterías de iones de litio, lo que provocó un estancamiento en el desarrollo de las baterías de sodio. No fue hasta principios de la década de 2010 cuando las baterías de iones de sodio volvieron a estar en el candelero.

Los componentes de una pila de iones de sodio son el ánodo, el cátodo, el electrolito, etc. Los ánodos son de carbono, grafeno, arseniuro de carbono, metales, aleaciones metálicas, óxidos, disulfuro de molibdeno, etc. ¿Cómo crean electricidad estos ingredientes?

¿Cómo funciona una pila de sodio?

Sabemos que las pilas de iones de litio también son recargables y ya hemos hablado de su principio de funcionamiento. En realidad, el principio de funcionamiento de la batería de iones de sodio es similar. La carga y la descarga también se completan mediante el movimiento de iones de sodio entre los electrodos positivo y negativo. Durante el proceso de carga, los iones de sodio se mueven del cátodo al ánodo. A la inversa, cuando la batería se descarga, los iones de sodio se mueven desde el ánodo de nuevo al cátodo.

Principio de funcionamiento de las pilas de iones de sodio

Ventajas de las pilas de iones de sodio

Seguro que también siente curiosidad por saber qué ventajas han hecho que las baterías de iones de sodio vuelvan a estar en el punto de mira de la investigación y el desarrollo.

Recursos abundantes

En comparación con el litio, que sólo representa 0,0065% de la corteza terrestre, los recursos de sodio son considerablemente más abundantes, con 2,75%. Además, no están concentrados en unos pocos países, sino distribuidos uniformemente por todo el planeta.

 Rendimiento de seguridad

Baterías de litio son más estables que las baterías de plomo-ácido, pero es posible que haya oído hablar de baterías de litio que se incendian y explotan. Por eso, los investigadores sometieron las baterías de sodio a todas las pruebas a las que se someten las de litio, específicamente para evaluar sus prestaciones de seguridad. Los resultados fueron bastante alentadores: las baterías de sodio han demostrado ser químicamente más estables que las de litio y no se incendian ni explotan, ni siquiera en condiciones tan estrictas.

Mejor rendimiento a bajas temperaturas

Las pilas de sodio tienen un rango de temperatura de funcionamiento muy amplio, capaz de cargarse y descargarse con normalidad desde -40°C hasta 80°C. Este rendimiento resuelve perfectamente el problema de que ciertas pilas recargables no funcionen correctamente en regiones frías.

Capacidad de carga rápida

De los productos que se han introducido en el mercado se desprende que las baterías de iones de sodio poseen excelentes capacidades de carga rápida. Pueden cargarse hasta 90% en sólo 15 minutos. Esta capacidad reduce considerablemente los tiempos de espera de los usuarios.

Energía respetuosa con el medio ambiente

Las baterías de iones de sodio tienen un impacto extremadamente mínimo en el medio ambiente, por lo que representan un nuevo tipo de energía ecológica y respetuosa con el medio ambiente.

Coste

Hay que reconocer que los recursos de sodio son bastante abundantes. Aunque el precio actual de las baterías de iones de sodio aún no ha alcanzado el punto ideal, con el avance de la tecnología se espera que ofrezcan un coste inferior al de las baterías de litio-hierro-fosfato, aprovechando sus ventajas inherentes.

Desventajas de las pilas de iones de sodio

Densidad energética

La densidad energética actual de las baterías de iones de sodio no es muy alta, y su volumen y peso son relativamente grandes. Sin embargo, con las continuas mejoras en los materiales de los electrodos y el diseño de las baterías por parte de los investigadores, se espera que su densidad energética aumente considerablemente en el futuro.

Ciclo de vida

En la actualidad, las baterías de iones de sodio suelen tener un ciclo de vida de unas 3.000 cargas. En comparación con la tecnología más madura de las baterías de litio, hay un margen de mejora significativo en su ciclo de viday se espera que lleguen a ser rápidamente comparables en este sentido.

Madurez del mercado

En comparación con las baterías de litio y plomo-ácido, la tecnología de las baterías de iones de sodio aún no está tan madura. Las cadenas de fabricación y suministro de las baterías de iones de sodio aún no están bien establecidas, y su aplicación en el mercado es relativamente limitada. Tardarán más tiempo en alcanzar su plena comercialización.

¿Para qué pueden utilizarse las pilas de iones de sodio?

Las materias primas de las baterías de iones de sodio son abundantes y baratas. Sin embargo, debido a su menor densidad energética, son especialmente adecuadas para aplicaciones en las que el peso y el volumen no son requisitos críticos, como los sistemas de almacenamiento de energía a gran escala, los vehículos eléctricos de baja velocidad, los vehículos industriales, etc.

Aplicación de la pila de iones de sodio

¿Cuál es el futuro de las baterías de sodio?

Las baterías de iones de sodio representan una prometedora tecnología de almacenamiento de energía, pero su industrialización se encuentra actualmente en un nivel bajo, y la ventaja del bajo coste de las materias primas aún no se ha aprovechado plenamente. 

Gracias a la innovación y a la mejora de los materiales, es posible aumentar aún más el rendimiento de las baterías, incluida la densidad energética, la vida útil y la eficiencia de carga y descarga. 

Además, la ventaja de la abundancia de recursos, unida a los avances en los procesos de producción, significa que las baterías de iones de sodio podrían reducir significativamente los costes de fabricación una vez que entren en producción a gran escala. 

En general, se espera que encuentren rápidamente aplicaciones en una amplia gama de campos, más allá de los vehículos eléctricos de baja velocidad y los sistemas de almacenamiento de energía.

Recursos para pilas de sodio

Batería de iones de sodio frente a batería de iones de litio

Las comparaciones entre tipos similares de pilas son inevitables. Al elegir una batería, también querrá saber qué tipo ofrece la mejor relación calidad-precio para sus dispositivos. A continuación, las compararemos brevemente con las pilas de iones de litio. Si desea obtener información más detallada, lea el artículo "Batería de iones de sodio frente a batería de iones de litio.”

Batería de iones de sodio VS. Batería de iones de litio

Densidad energética

Actualmente, la densidad energética de las pilas de iones de sodio es ligeramente inferior a la de las de iones de litio. Sin embargo, con los avances tecnológicos, la densidad energética de las pilas de sodio está aumentando gradualmente y se espera que alcance a la de las pilas de iones de litio en los próximos dos años.

Precio

Las materias primas de las baterías de iones de sodio son abundantes y baratas, y se espera que sus costes globales futuros sean inferiores a los de las baterías de iones de litio.

Vida útil

El ciclo de vida de las baterías de iones de sodio es más corto que el de las de iones de litio.

Batería de iones de sodio frente a batería de plomo-ácido

Si desea profundizar en las ventajas e inconvenientes de ambos, lea el artículo "¿Cuál es mejor? | Batería de iones de sodio frente a batería de plomo-ácido".

Batería de iones de sodio VS Batería de plomo-ácido

Densidad energética

La densidad energética de las baterías de iones de sodio es superior a la de las baterías de plomo-ácido.

Precio

Las baterías de plomo-ácido tienen un coste muy bajo. Cuando las baterías de iones de sodio estén totalmente comercializadas, se espera que sus precios sean inferiores a los de las baterías de plomo-ácido.

Vida útil

Las baterías de iones de sodio tienen una vida útil más larga que las de plomo-ácido.

¿Quién fabrica las pilas de iones de sodio?

Aunque las baterías de iones de sodio aún no se han generalizado, ya hay bastantes fabricantes dedicados a la investigación, el desarrollo y la producción en el mercado. ¿Qué empresas fabrican pilas de iones de sodio?

Altris AB

BYD

CATL

Faradion Limited

HiNA Battery Technology Company

Tecnologías KPIT

Energía de Natrón

Northvolt

TIAMAT

Para más información sobre los fabricantes de pilas de iones de sodio, haga clic en este artículo "Las principales empresas de baterías de iones de sodio del mundo“.

PREGUNTAS FRECUENTES

¿Sustituirán las baterías de iones de sodio a las de litio?

Aunque las baterías de iones de sodio tienen muchas ventajas, no sustituirán a las de iones de litio a corto plazo. Esto se debe a que su tecnología aún no está lo suficientemente madura y es necesario seguir ampliando su grado de comercialización. En determinados segmentos de mercado y escenarios de aplicación, las baterías de iones de sodio pueden tener más ventajas. Sin embargo, en áreas que requieren alta densidad energética y velocidades de carga rápidas, las baterías de ión-sodio aún necesitan más desarrollo.

¿Por qué no usamos pilas de iones de sodio?

Aunque las baterías de iones de sodio son populares en sectores sensibles a los costes, su densidad energética no es suficientemente alta y la cantidad de energía que pueden almacenar es relativamente baja, lo que las hace inadecuadas para su uso en dispositivos electrónicos portátiles o vehículos eléctricos. 

Además, esta tecnología aún no está madura y la cadena de suministro y la infraestructura de producción no están suficientemente desarrolladas ni son estables, por lo que los costes de producción aún no se han reducido al nivel previsto.

En el futuro, a medida que avance la tecnología y se reduzcan más los costes, se cree que las baterías de iones de sodio encontrarán su nicho de mercado, se abrirán paso en el mercado de aplicaciones y se convertirán en una opción más preferida.

¿Utilizará Tesla baterías de iones de sodio?

Aunque Tesla no ha anunciado ninguna noticia sobre sus planes de utilizar baterías de iones de sodio. Pero teniendo en cuenta su continua exploración de diversas tecnologías de baterías para mejorar el rendimiento y la rentabilidad de sus productos. Si las baterías de iones de sodio pueden mejorar su rendimiento, incluida la densidad de energía, la vida útil del ciclo, la velocidad de carga y descarga, y reducir aún más los costes, mejorar la cadena de suministro, etc. Tesla debería plantearse adoptar esta tecnología.

Conclusión

Lo anterior trata sobre el contenido de las pilas de iones de sodio, desde su definición, principio de funcionamiento, ventajas e inconvenientes y aplicaciones, hasta su comparación con otros tipos de pilas similares. Espero que le ayude a comprender mejor las pilas de iones de sodio. Sus opiniones también son bienvenidas.