Cómo el sodio podría cambiar el juego para las baterías

May 06, 2023

Baterías más baratas podrían estar en el horizonte.

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Abróchate el cinturón, porque esta semana hablaremos de baterías.

En los últimos meses, he notado muchos anuncios sobre un nuevo tipo de batería, uno que podría cambiar mucho las cosas si todas las promesas que escucho se hacen realidad.

¿El nuevo retador? Baterías de iones de sodio, que intercambian sodio por el litio que alimenta la mayoría de los vehículos eléctricos y dispositivos como teléfonos celulares y computadoras portátiles en la actualidad.

Las baterías de iones de sodio podrían abrirse paso en algunos rincones del mercado de baterías tan pronto como a fines de este año, y podrían ser importantes para reducir los costos de los vehículos eléctricos. . Escribí una historia sobre todos los anuncios recientes, y deberías leerla si tienes curiosidad sobre qué empresas se están sumando a esta tendencia y cuáles son sus planes.Pero para el boletín de esta semana, profundicemos un poco más en la química y consideremos qué podrían significar los detalles para el futuro de las baterías EV.

Una de las razones por las que el litio domina las baterías hoy en día es absoluta y enloquecedoramente simple: es pequeño.

Lo digo en el sentido atómico más literal. El litio es el tercer elemento más ligero, más pesado que solo el hidrógeno y el helio. Cuando se trata de eso, es difícil vencer al metal más liviano que existe si está tratando de hacer baterías compactas y livianas.

Y reducir el peso y el tamaño es el objetivo para hacer todo, desde iPhones hasta vehículos eléctricos: una batería liviana y potente significa que su teléfono puede ser más pequeño y su automóvil puede conducir más lejos. Entonces, una de las principales formas en que hemos medido el progreso de las baterías es la densidad de energía: cuánta energía puede almacenar una batería en un tamaño determinado.

Las baterías a base de sodio podrían comenzar a salir al mercado este año, si las empresas cumplen con sus planes.

Cuando observa esa realidad química, casi no es de extrañar que las baterías de iones de litio hayan crecido en popularidad desde su debut comercial en la década de 1990.Obviamente, también hay otros factores, como la capacidad de los iones de litio para alcanzar altos voltajes con el fin de entregar una gran cantidad de energía, pero es difícil exagerar el beneficio de ser liviano y portátil.

Las baterías de iones de litio también se han beneficiado de ser las titulares. Hay innumerables investigadores que recorren el mundo en busca de nuevos materiales y nuevas formas de construir celdas de iones de litio, y muchas empresas las fabrican en mayor número, todo lo cual se suma a una mayor eficiencia. Como resultado, los costos se han reducido básicamente todos los años durante décadas (con la notable excepción de 2022).

Y al mismo tiempo, la densidad de energía está aumentando, una tendencia por la que estoy personalmente agradecido porque a menudo me olvido de cargar mi teléfono durante días y, por lo general, funciona mucho mejor cuando eso sucede ahora que hace unos pocos hace años que.

Pero el hecho de que las baterías de iones de litio dominen el mundo de las baterías en la actualidad no significa que aplastará a la competencia para siempre.

He escrito antes sobre el creciente número de opciones en la industria de las baterías, principalmente en el contexto del almacenamiento estacionario en la red eléctrica.Esto es especialmente importante en la transición a fuentes de energía renovables intermitentes como la eólica y la solar.

Si bien los sistemas de respaldo tienden a usar baterías de iones de litio en la actualidad, ya que son las que están disponibles, muchas compañías están trabajando para construir baterías que eventualmente podrían ser aún más baratas y más robustas. En otras palabras, muchos investigadores y empresas quieren diseñar baterías específicamente para almacenamiento estacionario.

Las baterías nuevas podrían fabricarse con materiales abundantes como hierro o plástico, por ejemplo, y podrían usar agua en lugar de solventes orgánicos para transportar la carga, lo que aborda las preocupaciones persistentes sobre la seguridad de las instalaciones de baterías de iones de litio a gran escala.

Pero en comparación con el almacenamiento estacionario, hay menos candidatos que podrían funcionar en baterías EV, debido a las altas demandas que tenemos para nuestros vehículos.Hoy en día, la mayor parte de la competencia en el mercado comercial es entre los diferentes sabores de las baterías de iones de litio, con algunas versiones de menor costo que no contienen cobalto y níquel ganando terreno en los últimos años.

Sin embargo, eso también podría cambiar pronto, porque justo debajo del litio en la tabla periódica, acecha un retador: el sodio.El sodio es similar al litio en algunos aspectos, y las celdas hechas con el material pueden alcanzar voltajes similares a los de las celdas de iones de litio (lo que significa que las reacciones químicas que alimentan la batería serán casi tan poderosas).

Y lo que es más importante, las baterías a base de sodio recientemente han estado acumulando más energía en un paquete más pequeño. En 2022, la densidad de energía de las baterías de iones de sodio estaba justo donde estaban algunas baterías de iones de litio de gama baja hace una década, cuando los primeros vehículos eléctricos comerciales como el Tesla Roadster ya habían salido a la carretera.

Las proyecciones de BNEF sugieren que las baterías de iones de sodio podrían alcanzar densidades de paquete de casi 150 vatios-hora por kilogramo para 2025. Y algunos gigantes de las baterías y fabricantes de automóviles en China creen que la tecnología ya es lo suficientemente buena para el horario de máxima audiencia. Para obtener más información sobre esos anuncios y cuándo podríamos ver los primeros autos que funcionan con baterías de sodio en la carretera, consulte mi historia sobre la tecnología.

Así es como las baterías de sodio podrían comenzar en los vehículos eléctricos.

Escribí sobre el potencial de este tipo de progreso en una historia de enero sobre lo que podríamos ver para las baterías este año.

El sodio podría estar compitiendo con las baterías de iones de litio de bajo costo: estas baterías de fosfato de hierro y litio representan una fracción creciente de las ventas de vehículos eléctricos.

Haga un recorrido por otras baterías que no sean de litio:

Una startup dice que estará lista para encender la primera planta de energía de fusión del mundo en cinco años. Sí, has leído bien: cinco años.

Helion Energy, una startup de fusión respaldada por Sam Altman de OpenAI, anunció que ha firmado un acuerdo para vender electricidad a Microsoft. La compañía dice que su primera planta entrará en funcionamiento en 2028 y alcanzará su capacidad máxima (50 megavatios de producción) dentro de un año después de eso.

Como recordarán, el mundo de la energía alcanzó un gran hito en diciembre cuando una reacción de fusión generó más energía de la que se puso para iniciarla. Pero por muchas razones, ese momento simbólico no significa necesariamente que la energía de fusión barata esté a nuestro alcance. Y algunos expertos son bastante escépticos sobre el anuncio de Helion. Lea más sobre los detalles de esta historia de mi colega James Temple.

¿Necesita algunas millas adicionales de alcance en su vehículo eléctrico? También podría colocar algunos paneles solares en el techo. Pero no esperes demasiado de un impulso. (Bloomberg)

Por primera vez en toda mi vida, parece que estoy experimentando alergias estacionales. Y el cambio climático podría tener algo que ver con eso. . (El Atlántico)

Las empresas podrían estar exagerando el potencial del llamado "gas natural renovable". Si bien puede reducir las emisiones en relación con las fuentes fósiles, a los críticos les preocupa que almacenar demasiado metano producido a partir de estiércol de vaca o restos de comida retrase los esfuerzos para deshacerse de los combustibles fósiles. (Medios de Canarias)

→ Escribí a principios de este año sobre cómo funciona el proceso para producir y capturar metano a partir de restos de comida. (Revisión de tecnología del MIT)

Aubrey Plaza es hilarante y un regalo para este mundo,pero algunas personas no están tan contentas con un anuncio reciente que hizo para la industria láctea que apunta a las leches de origen vegetal.(Vox)

India podría dejar de agregar nuevas centrales eléctricas de carbón a la tubería . Si bien esto no detendría toda la construcción actual, podría ser un gran impulso para los recortes de emisiones del país. (Reuters)

Gran parte del trabajo para mejorar el rendimiento de la batería se ha centrado básicamente en una mitad del dispositivo: el cátodo.Pero algunas empresas están trabajando arduamente para mejorar los ánodos que a menudo se pasan por alto mediante el uso de silicio.(Espectro IEEE)

→ Los ánodos de silicio de la startup Sila hicieron su debut en los rastreadores de actividad física hace casi dos años. ¿La siguiente parada? vehículos eléctricos (Revisión de tecnología del MIT)

El apoyo a la energía nuclear en EE. UU. acaba de alcanzar su nivel más alto en más de una década, según una nueva encuesta de Gallup . (Molienda)

Los vehículos eléctricos representaron el 80% de las ventas de automóviles nuevos de Noruega el año pasado.El país ofrece una imagen del futuro potencial para los beneficios del transporte electrificado (¡aire más limpio!) y los desafíos (largas líneas de carga).(New York Times)

Las baterías de calor podrían ayudar a reducir las emisiones al proporcionar nuevas rutas para usar la energía solar y eólica.

Las baterías a base de sodio podrían comenzar a salir al mercado este año, si las empresas cumplen con sus planes.

Helion, respaldado por Sam Altman de OpenAI, ya ha alineado a Microsoft como su primer cliente.

Dado que el cambio climático hace que más comunidades sean vulnerables a los incendios en todo el mundo, la adaptación puede requerir más cambios sociales que la ingeniería de materiales.

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