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Una batería de sodio-ion desarrollada por el fabricante chino Hina logró niveles de rendimiento y calidad de fabricación que se comparan con las baterías de litio de Tesla, según un estudio publicado en la revista Cell Reports Physical Science de Cell Press.
Los hallazgos sugieren que la tecnología de sodio-ion podría convertirse en una alternativa más económica para futuros vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía a gran escala. Sin embargo, para alcanzar este objetivo, será necesario realizar mejoras en la carga a bajas temperaturas y en la densidad energética. A diferencia del litio, el sodio es abundante y fácilmente disponible, lo que lo convierte en un material atractivo para reducir los costos de las baterías y los problemas de la cadena de suministro.
El investigador Moritz Schütte, de la RWTH Aachen University en Alemania, afirmó: "La combinación de buena uniformidad, alta capacidad de potencia y sólido rendimiento a bajas temperaturas hace que estas celdas sean atractivas para almacenamiento estacionario, servicios de red y vehículos comerciales de menor alcance, donde un costo potencialmente más bajo y la disponibilidad de recursos son más importantes que la máxima autonomía".
Para evaluar la batería de Hina, Schütte y su equipo examinaron 120 celdas de sodio-ion utilizando espectroscopia de impedancia, un método no destructivo que mide la uniformidad de la batería. Posteriormente, probaron las celdas bajo diversas condiciones operativas reales, midiendo el rendimiento en diferentes niveles de corriente y temperaturas que iban desde -20 °C a 45 °C. También utilizaron rayos X para examinar el interior de las baterías antes de desarmarlas para analizar las dimensiones de los electrodos, la composición del material y las características estructurales microscópicas.
Un hallazgo notable fue el diseño del colector de corriente de doble aluminio sin pestañas de la batería. Esta configuración ayuda a reducir la resistencia eléctrica y promueve una distribución más uniforme de la temperatura a lo largo de la celda. Los investigadores notaron que este diseño se asemeja a la arquitectura utilizada actualmente en las baterías de Tesla.
"Nos sorprendió positivamente lo uniformes que son las celdas", comentó Schütte.
A pesar de los resultados alentadores, los investigadores identificaron varias áreas donde la batería de sodio-ion aún se queda atrás respecto a las tecnologías de litio-ion más avanzadas. Schütte indicó: "El rendimiento de alta potencia fue mejor de lo que uno podría esperar de un producto comercial de sodio-ion temprano. Sin embargo, para aplicaciones que requieren cargas frecuentes a bajas temperaturas, será importante contar con una gestión térmica adecuada, ya que la carga a bajas temperaturas sigue siendo una debilidad clara".
El equipo también detectó concentraciones inesperadamente altas de cobre en ciertas regiones del cátodo de la batería, y la distribución del cobre era desigual en esas áreas. Según Schütte, este hallazgo "plantea preguntas interesantes sobre su papel en el rendimiento y el envejecimiento".
La importancia del sodio para las futuras baterías radica en su abundancia y disponibilidad, lo que podría permitir a los fabricantes reducir los costos de las materias primas y los riesgos a largo plazo en la cadena de suministro. Las baterías de sodio-ion también mantienen un rendimiento sólido bajo carga en condiciones frías, lo que las hace atractivas para sistemas de almacenamiento de energía estacionaria y aplicaciones móviles en climas más fríos.
Sin embargo, las celdas de sodio-ion comerciales actuales generalmente tienen una menor densidad de energía que las mejores celdas de litio-ion, y la tecnología es menos madura en general, según Schütte.
Los investigadores planean centrarse en mejorar el rendimiento de carga a bajas temperaturas, con el objetivo de permitir una carga más segura y eficiente por debajo de 0 °C. Además, se explorarán formas de optimizar los materiales utilizados en las baterías de sodio-ion. Schütte comentó que los avances en ánodos de carbono duro y formulaciones de electrolitos pueden ser especialmente prometedores.
El estudio contó con el apoyo del Ministerio Federal de Investigación, Tecnología y Espacio y del Ministerio Federal de Asuntos Económicos y Energía.
Fuente: Cadena 3
