Debido al bajo coste del litio, la bateria de sodio está sustituyendo gradualmente a las baterías de litio. La bateria de sodio es un nuevo tipo de batería secundaria con una estructura similar a la de las baterías de litio, compuesta principalmente por material catódico, electrolito y diafragma. La bateria de sodio se carga y descarga principalmente por la liberación e incrustación de Na+ entre los electrodos positivo y negativo de la batería.
Similitudes entre la bateria de sodio y la de litio
Durante la carga, el Na+ se desprende del material del electrodo positivo y se incrusta en el material del electrodo negativo a través del electrolito y el diafragma, momento en el que los electrones fluyen desde el electrodo negativo al positivo en el circuito externo. La bateria de sodio se descarga en sentido contrario al proceso de carga. Las baterías de iones de litio, por su parte, consiguen este proceso desprendiéndose e incrustando el Li+ de un lado a otro de los electrodos positivo y negativo de la batería, por lo que ambas funcionan según un principio similar y se denominan «baterías mecedoras».
El elevado precio de las materias primas, como el mineral de litio, ha hecho que los costes de producción y preparación de las baterías de litio sean relativamente altos. Por ello, las empresas de baterías están buscando tecnologías o productos alternativos, pero me temo que esto llevará algún tiempo.
La industrialización de la bateria de sodio aún está en pañales, y el mercado tardará en madurar. En el futuro, se espera que el sodio y el litio formen un modelo complementario, pero la baja densidad energética y la corta duración de los ciclos son los defectos de las baterías de iones de sodio. Esto también determina que sea difícil formar una alternativa estrictamente disruptiva entre las baterías de sodio y las de iones de litio.
La bateria de sodio está todavia en las primeras etapas de la industria
Bajo la presión del alto coste de las baterías de litio, las empresas relacionadas que cotizan en bolsa han acelerado la disposición de la bateria de sodio. CATL dijo que la empresa ha formado una serie de productos que incluyen baterías ternarias de níquel de alta densidad energética y baterías de fosfato de hierro y litio rentables, etc., y ahora está promoviendo ampliamente la disposición de tecnologías de baterías como las de iones de sodio, M3P, condensadas, baterías sin cobalto, de estado sólido y sin metales raros.
HNSC anunció el 26 de noviembre que la empresa y su accionista mayoritario tienen la intención de tomar el control de una filial de China Hunan Nonferrous Research Institute a través de un «acuerdo de transferencia + aumento de capital», que es una plataforma de desarrollo industrial necesaria para que HNSC amplíe su negocio a la industria de materiales catódicos de bateria de sodio.
Sin embargo, HNSC también explicó en el anuncio que la industria de la bateria de sodio se encuentra actualmente en la etapa de pre-industrialización, el patrón de industrialización de la bateria de sodio aún no se ha formado, y la industrialización a gran escala todavía necesita tiempo, por lo que el impacto en el rendimiento futuro de la empresa se encuentra todavía en un cierto grado de incertidumbre. No es difícil encontrar que la disposición de las empresas que cotizan en bolsa bateria de sodio está todavía en la etapa inicial.
La mayor ventaja de las baterías de iones de sodio sobre las de iones de litio es que son más baratas y estables. El coste del cátodo de la batería de iones de sodio a base de cobre, en comparación con el cátodo de fosfato de hierro y litio, puede reducirse en casi un 60%; al mismo tiempo, debido a que el sodio y el aluminio no son fáciles de alear, el fluido colector puede utilizarse en todo el papel de aluminio en lugar del papel de cobre, el coste puede reducirse en casi un 70%.
Según cálculos exhaustivos, el coste de las baterías de iones de sodio puede reducirse en un 30% aproximadamente en comparación con las baterías de litio-fosfato de hierro, pero el proceso actual de fabricación de baterías de iones de sodio no está totalmente maduro, la escala de fabricación es pequeña, su coste de fabricación es de aproximadamente 1 RMB/Wh, comparable al de las baterías de litio ternarias; pero en el efecto de escala, se espera que el coste de las baterías de iones de sodio se comprima aún más hasta 0,7 RMB/Wh.
La bateria de sodio se encuentra actualmente en las primeras fases de industrialización a pequeña escala, con unos costes de producción relativamente elevados y una serie de problemas técnicos que hay que superar, entre ellos el de su ciclo de vida, que aún hay que mejorar e iterar. Sin embargo, las ventajas de coste de las baterías de iones de sodio tendrán que hacerse realidad tras su comercialización a gran escala.
El coste de las baterías de iones de sodio sigue siendo elevado debido a la fase de desarrollo de la cadena industrial y a la escala de desarrollo. Después de la producción en masa, el desarrollo de las baterías de iones de sodio todavía tiene que enfrentarse a muchos problemas, entre ellos el de si los productos desarrollados pueden aplicarse bien.
Desde el punto de vista de los costes, el coste real de producción de la bateria de sodio en 2021 es de unos 0,7 RMB/Wh, incluso superior a 1 RMB/Wh. El coste medio actual de la industria de las baterías de fosfato de hierro y litio es de unos 0,51RMB/Wh, y el de las baterías ternarias de 0,64RMB/Wh, y cuando el precio del carbonato de litio suba a 500.000RMB/tonelada, el coste correspondiente de las baterías de fosfato de hierro y litio y de las baterías ternarias se acercará a 1RMB/Wh, las baterías de iones de sodio no tienen una ventaja de precio muy evidente sobre las baterías de litio en esta fase. Por lo tanto, si la futura batería de iones de sodio puede sustituir a las actuales baterías de litio-hierro o plomo-ácido, lo más importante es que el coste puede ser menor.
Cuellos de botella en la industrialización de las materias primas de la bateria de sodio
Aunque la bateria de sodio ha recibido mucha atención por parte de las empresas que cotizan en bolsa debido a su alta seguridad, larga vida útil, baja escasez de material y otras ventajas, todavía se enfrenta a muchos problemas para lograr su industrialización. Varios expertos creen que, a corto plazo, es difícil que la bateria de sodio sustituya la posición de las baterías de litio, y que ambas seguirán coexistiendo y complementándose durante mucho tiempo.
La inversión en el sector de la bateria de sodio es aún relativamente limitada y la base instalada de bateria de sodio está todavía en sus inicios. El material de cátodo actual de la bateria de sodio es el carbono duro, en comparación con los productos de grafito para las baterías de iones de litio, la madurez de la industria del carbono duro en China es todavía relativamente baja, y la mayoría de los materiales de cátodo utilizados en la bateria de sodio siguen siendo importados. La industrialización de esta materia prima en China tardará algún tiempo.
El rendimiento de los materiales clave para la bateria de sodio aún está por mejorar y el sistema de materiales aún no está totalmente definido. Y bateria de sodio en el proceso de industrialización, pero también no sólo los materiales pertinentes existen cuellos de botella. En opinión de los interesados, es poco probable que la bateria de sodio sustituya al fosfato de hierro y litio en un plazo breve, por razones como la insuficiente capacidad instalada, la insuficiente liberación de capacidad, la elevada inversión en activos fijos relacionados, etc.
Aunque la bateria de sodio está todavía en las primeras fases de desarrollo, las empresas cotizadas relevantes ya han empezado a trazar, pero la mayoría de ellas son un eslabón de la cadena de la industria y pueden acabar en forma de integrador. El material del ánodo es uno de los principales materiales que determinan el rendimiento de la bateria de sodio.
De las tres vías técnicas existentes para la bateria de sodio, la de polinión necesita un mayor desarrollo. Además, los equipos de iones de litio son ahora más populares, y si los equipos o procesos de fabricación de baterías de sodio pueden establecerse al mismo tiempo, también se acelerará el proceso de industrialización.
Las evidentes deficiencias en el rendimiento de la bateria de sodio
La baja densidad energética y la corta duración de los ciclos son los defectos de las baterías de iones de sodio. Esto también determina la dificultad de las baterías de iones de sodio para sustituir de forma disruptiva a las de iones de litio. En términos de densidad energética, las baterías de iones de sodio tienen una densidad energética de 100-160Wh/kg, mientras que las de fosfato de hierro y litio pueden alcanzar los 230Wh/kg, y las de litio ternario tienen una densidad energética de una sola célula de 350Wh/kg. En cuanto a la vida útil, la bateria de sodio puede alcanzar unas 1.000-4.000 veces, la producción de CATL, EVE de la batería de fosfato de hierro de litio tiene una vida útil de más de 12.000 veces.
Las baterías de iones de sodio tienen una densidad energética un 20% inferior a la de las baterías de iones de litio y, por tanto, su tamaño es relativamente mayor. Por lo tanto, la bateria de sodio no puede sustituir a las baterías de litio en los turismos y productos electrónicos, que requieren un tamaño y una autonomía elevados. Sin embargo, a medida que la tecnología relacionada con las baterías de iones de sodio siga desarrollándose y abriéndose paso, sus futuras áreas de aplicación se ampliarán considerablemente.
Por ejemplo, la tecnología de baterías de iones de sodio en las estaciones base de comunicaciones, los vehículos eléctricos de baja velocidad, las bicicletas eléctricas, el almacenamiento de energía, las farolas solares y otras áreas en las que la demanda de densidad energética no es relativamente alta, o será un buen complemento de la ruta de la tecnología de baterías de litio o de baterias de estado sólido. Especialmente en el campo del almacenamiento de energía, el rendimiento de las baterías de iones de sodio tiene una mayor adaptabilidad a los requisitos de las normas de los sistemas de almacenamiento de energía.
