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Derrocar al “petróleo blanco”: las baterías de iones de sodio están cada vez más cerca de convertirse en una realidad

En 2015, el precio del litio se disparó hasta llegar a los 20.000 euros por tonelada. Eso eran tres veces lo que valía sólo diez meses antes. La explicación era sencilla: el litio se había convertido en el “petróleo blanco” porque es el material sobre el que se está construyendo buena parte de la sociedad tecnológica.

Las baterías de iones de litio que se encuentran en las entrañas de mayoría de dispositivos electrónicos de la actualidad. Y lo que nos espera. La llegada de los coches eléctricos amenaza con aumentar (30 veces, ¡30!) la demanda para finales de la próxima década. Muchos investigadores lo tienen claro: necesitamos una alternativa.

El breve reinado del petróleo blanco

No es solo una cuestión de precio. Extraer y procesar litio es algo que presenta muchos problemas medioambientales y geopolíticos. Aunque hoy por hoy el 85% de las reservas de litio del mundo provienen de una zona denominada como ‘Triángulo del Litio’ (Uyuni en Bolivia, Atacama en Chile y Salta en Argentina), pero los bancos de inversión ya preveen toda una carrera internacional por encontrar nuevas reservas.

Ante este complejo panorama, los investigadores llevan años tratando de encontrar alternativas baratas y homologables a las baterías que usamos hoy en día. Durante un tiempo pensamos que la clave podría estar en añadir azufre a las baterías de litio. Sobre el papel, esto mejorar las baterías mucho, pero “requieren procesos de nanoestructuración complicados para que funcione, lo que agregaría un costo de fabricación significativo” explicaba Minah Lee, investigadora postdoctoral de la Universidad de Stanford. Uno que, en todo caso, aún no podemos asumir industrialmente.

Por esto, una de esas alternativas que lleva años encima de la mesa son las baterías de iones de sodio. Gracias a ella se pueden abaratar hasta un 80% el precio de la batería y, según algunos experimentos aún preliminares, hasta siete veces de más capacidad.

Pese a las promesas, no está siendo sencillo. En 2014, Aquion Energy ya sacó la batería basada en iones de sodio a nivel comercial. No les fue bien toda vez que quebraron en 2017. Ahora, en Australia, están trabajando en testar algunas de estas soluciones. Así que es un buen momento para saber en qué fase estamos.

Al filo de un nuevo paradigma

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“El principal desafío a la hora de desarrollar una batería que sea más rentable que las de litio es la ausencia de electrodos de alto rendimiento”, explicaba Minah Lee. Efectivamente, durante los últimos años, hemos desarrollado baterías de iones de sodio que utilizan óxidos de metal como versiones basadas en sodio de los compuestos de las baterías de litio.

Pero hasta ahora “los óxidos metálicos han mostrado una estabilidad de ciclo y sensibilidad muy limitadas. Además, los polianiones solo presentan una densidad de energía moderada, principalmente por el mayor tamaño del catión Na en comparación con el catión Li”, concluía Lee. En general, los investigadores que se enfrentan con este tipo de baterías se enfrentan al mismo problema: la falta de un ánodo de alta capacidad.

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Las de litio usan esencialmente grafito, pero (pese a los intentos) este material no funciona con las baterías basadas en sodio. Los sistemas que mejor han funcionado son los que contienen un cátodo a base de sodio y ánodo de fósforo. Las soluciones basadas en esta tecnología están ganando posiciones en todo el mundo. El Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS) de Francia ha anunciado sus primeros modelos comerciales para 2020 y en Estados Unidos hay varios sistemas basados enfoques distintos.

Pero aún falta bastante: parece que estamos a las puertas de una revolución, pero no somos capaces de llevarla a cabo. Es previsible que en los próximos meses lleguen noticias de baterías de iones de sodio llegando al mercado. Aún es pronto para que puedan derrocar al “petróleo blanco”, pero cada vez queda menos.