Comienza la producción de las baterías que pueden destronar a las de iones de litio, más caras y peligrosas

Tanto la industria como la ciencia coinciden en admitir que las baterías de iones de litio no son lo suficientemente eficientes ni seguras como para sostener sobre sus hombros el futuro de la descarbonización del planeta.

Sin embargo, la química basada en este costoso componente domina casi por completo el mercado, ya que todavía no existe una tecnología capaz de sustituirla con garantías y a gran escala. Hasta ahora.

Baterías de sodio y alúmina

Mientras múltiples alternativas a las baterías convencionales de iones de litio siguen desarrollándose en los laboratorios y proyectos experimentales, la nueva batería de cloruro de sodio y alúmina se ha convertido en realidad.

Hablamos de una tecnología que lleva años desarrollándose y que por fin llega al mercado de la mano de la empresa australiana Altech Chemicals, en colaboración con el German Battery Institute. Dicha unión será la encargada de comercializar un proyecto de 100 MWh para las baterías de estado sólido de sodio y alúmina a través de Altech Batteries.

Cómo es la batería de estado sólido de sodio y alúmina

En concreto, esta tecnología utiliza alúmina de alta pureza para el electrolito cerámico de estado sólido crítico. A consecuencia de esto, la batería prescinde por completo del litio y utiliza iones de sodio provenientes de la sal de mesa común.

Una batería de este tipo consta de un tubo cerámico (conductor de iones de sodio pero aislante de electrones) con un terminal positivo en el centro. Este tubo cerámico realiza la misma función que un electrolito líquido en una batería de iones de litio, permitiendo que los iones de sodio se transfieran a través de él.

El tubo de cerámica está lleno de gránulos de cátodo que consisten en sal común de mesa y níquel. Para asegurar el contacto entre los gránulos de cátodo sólido y el tubo de electrolito cerámico, el tubo se inunda con medio de cloruro de sodio y aluminio.

El sodio es el siguiente metal alcalino reactivo en la tabla periódica debajo del litio y es igualmente ideal para el almacenamiento de energía en baterías. Una de las principales ventajas de esta batería es que la sal no es un elemento crítico, es inmensamente más barata que el litio y está disponible en todas partes. Además, las baterías no están expuestas al aumento de los precios del litio y las posibles limitaciones de suministro de este material a nivel mundial.

Estas baterías, que también se conocen como baterías de cloruro de sodio y níquel, son diferentes de las baterías de iones de sodio (tienen electrolito líquido) o las baterías de azufre de sodio (en lugar de cloruro de sodio).

Ventajas de las baterías de sodio y alúmina

Además del coste notablemente inferior de este tipo de batería con respecto a la de iones de litio, la química de sodio y alúmina presenta varias ventajas que la hacen muy prometedora de cara a su penetración en el mercado a medio y largo plazo:

• A prueba de incendios y explosiones: no son propensas a fugas térmicas, ni contienen electrolitos inflamables o separadores de plástico. Tampoco contiene óxidos ni genera oxígeno en el cátodo. No reacciona con el agua, siendo apta para aplicaciones en las que la batería de litio está prohibida.
• Amplio rango de temperatura de funcionamiento: son eficientes entre - 20 ºC y 60 ºC, garantizando alto rendimiento y durabilidad en condiciones extremas. Esto se debe a que el electrolito líquido es reemplazado por cerámica sólida. Tampoco requiere refrigeración.
• Mayor vida útil: no hay pérdida del primer ciclo, reacciones secundarias perjudiciales, crecimiento de dendritas o ruptura de estructuras de ánodo y cátodo. Por todo ello y lo anterior, su vida útil estimada es de más de 15 años, aproximadamente 2000 ciclos de carga.
• Sin litio, cobalto, grafito ni cobre: todos estos materiales son caros y, en algunos casos, plantean dilemas éticos o problemas de cadena de suministro.

Finalmente, estas baterías proporcionan un rendimiento excelente en términos de energía y densidad de potencia. La capacidad de energía es de alrededor de 110-130 Wh/kg y es comparable a las baterías de iones de litio LFP (90-110 Wh/kg).

Se cargan durante 4 a 6 horas y se descargan en tiempos similares, lo que es ideal para el mercado de almacenamiento en red. Al contrario de las aplicaciones de vehículos eléctricos, las baterías para almacenamiento estacionario no sufren restricciones de masa o volumen.

Sin embargo, debido a las grandes cantidades de energía y potencia implicadas, el coste por potencia o unidad de energía es crucial. Sus creadores creen que la batería de sodio y alúmina es ideal para el almacenamiento en red o el sector energético de larga duración, donde no se requiere una potencia muy alta en un período corto de tiempo. La batería se puede configurar para cumplir con más de 600 V que se requiere en el almacenamiento de la red.