Por qué las baterías de sodio podrían ser la próxima gran revolución energética

Un equipo internacional de investigadores ha renovado la carrera por el almacenamiento energético, desplazando al litio como protagonista en baterías con una propuesta en la que el sodio, un elemento común y accesible, aparece como candidato para revolucionar el mercado.

Ante la creciente demanda global de sistemas de almacenamiento más económicos y sostenibles, el avance impulsado por ingenieros internacionales, publicado en Journal of Colloid and Interface Science y divulgado por la revista Muy Interesante plantea una solución a los altos costos y la limitada disponibilidad geográfica del litio, abriendo la puerta a alternativas capaces de responder a la presión actual del sector energético.

Los desafíos técnicos de las baterías de sodio

El sodio se presenta como una alternativa viable al litio en baterías recargables, pero enfrenta dificultades técnicas fundamentales. Uno de los principales retos radica en el tamaño considerable de los iones de sodio, que complica su integración en las estructuras cristalinas de los materiales tradicionalmente empleados para los ánodos.

A diferencia de los iones de litio, los iones de sodio no se insertan con la misma facilidad en el grafito, el material estándar en los ánodos de baterías de litio. Esta característica limita tanto la eficiencia como la vida útil de las baterías de sodio bajo diseños convencionales.

El uso de sodio como material de ánodo también presenta riesgos y problemas de estabilidad. Puede provocar la formación de dendritas, pequeñas estructuras que pueden perforar el separador y causar cortocircuitos, dificultando así su adopción industrial.

Cuáles son las mejoras, según el estudio

El estudio presenta un ánodo de aleación diseñado a base de estaño, sodio y otros elementos, que introduce una arquitectura interna capaz de soportar los ciclos de expansión y contracción generados durante las cargas y descargas.

Esta estructura favorece la estabilidad del material, evitando la degradación prematura y permitiendo una mayor vida útil de la batería. El principal avance es la capacidad de mantener la integridad del ánodo aun tras numerosos ciclos, lo que representa una mejora respecto a los materiales convencionales. El diseño también contribuye a evitar la formación de dendritas, lo que reduce el riesgo de cortocircuitos y mejora la seguridad operativa del dispositivo.

La nueva propuesta logra una densidad energética volumétrica notablemente superior a la de los ánodos de grafito y otros materiales alternativos probados hasta el momento. Esto significa que, para un mismo volumen, la batería es capaz de almacenar una mayor cantidad de energía.

Esta mejora tiene impacto directo en la viabilidad comercial, ya que permite desarrollar baterías más compactas y de mayor autonomía, haciéndolas atractivas para dispositivos electrónicos y sistemas de almacenamiento de energía renovable.

El avance, según el trabajo, acerca la tecnología de sodio a una competencia real con las baterías de litio en aplicaciones donde la densidad por volumen es clave.

Cuáles son las limitaciones de este avance

Aunque la densidad volumétrica mejora, la densidad gravimétrica, que mide la energía almacenada por unidad de peso, sigue siendo inferior a la del litio. El sodio y sus compuestos son más pesados, lo que implica que, a igual peso, las baterías de sodio almacenan menos energía.

Esta característica limita su uso en sectores como la automoción eléctrica, donde el peso es un factor crítico. No obstante, las nuevas baterías de sodio pueden resultar óptimas para aplicaciones estacionarias, como el almacenamiento de energía renovable en redes eléctricas, donde el peso no es la principal restricción.

La arquitectura del nuevo ánodo de aleación permite una transición menos costosa desde la tecnología de litio. Muchos de los procesos de fabricación y ensamblaje desarrollados para baterías de litio pueden adaptarse para el uso del sodio, lo que facilita la entrada de esta tecnología en el mercado.

Las empresas podrían aprovechar la infraestructura ya instalada, reduciendo inversiones iniciales y acelerando la adopción de baterías de sodio en diferentes segmentos industriales.

Ventajas ambientales del sodio frente al litio

El sodio es un elemento abundante y distribuido de manera más uniforme en el planeta que el litio, cuya extracción se concentra en países como Chile, Argentina y Australia. Además, su extracción y procesamiento pueden ser menos dañinos para el medio ambiente, lo que contribuye a una cadena de suministro más sostenible y menos vulnerable a interrupciones internacionales.

A pesar de los avances, persisten retos técnicos antes de lograr una adopción a gran escala. La estabilidad del ánodo de aleación bajo condiciones extremas de temperatura y humedad aún debe validarse en pruebas industriales.

El paso a la producción masiva requiere optimizar procesos y garantizar que el rendimiento observado en laboratorio se mantenga en condiciones reales y en dispositivos de gran tamaño.