La irrupción del sodio como alternativa a las baterías de litio

El litio es uno de los temas que ha concitado mayor interés a nivel internacional y también en Chile. Nuestro país destaca por ser uno de los que posee una de las mayores reservas de este elemento químico, lo que puede ser crucial para la anhelada transición energética. El Prof. Arturo Squella Serrano, Profesor de Electroquímica adscrito al Departamento de Química Orgánica y Físico Química, ha estudiado el litio desde la década de los noventa, adelantándose a todo el fenómeno.

Existe un elemento que puede ser una alternativa al litio. Se trata del sodio. “Es un metal alcalino. Su principal atributo es que se encuentra ampliamente distribuido y abundante en la naturaleza. Una de las fuentes es el agua de mar”, sostiene el académico.

El sodio es el sexto elemento químico más abundante en la Tierra. Se estima al menos 500 veces más que el litio. “Tiene algunas ventajas desde el punto de vista electroquímico, de su potencial redox, que lo hace apto como integrante de las baterías”, agrega.

Actualmente existe una fuerte demanda hacia la transición energética, siendo imperioso el cambio de los combustibles fósiles por fuentes más limpias. “Necesitamos aparatos que sean capaces de almacenar esa energía para ocuparla cuando y donde sea necesario. Esa es la importancia de las baterías”, precisa el Prof. Arturo Squella. Las baterías que están hoy más masificadas son las de litio. “Chile es uno de los mayores productores de litio. Permite hacer baterías con mucha eficiencia, harta capacidad de almacenamiento y son las que más se han desarrollado eficientemente”, complementa. En este contexto, se demuestra que las propiedades del litio permiten el almacenamiento de una considerable cantidad de energía en un sistema de reducido tamaño y peso, lo que ha llevado a que las baterías de ion-litio sean las más valoradas en el mercado.

Litio versus sodio

Una de las principales desventajas del litio es que es escaso en la naturaleza, a diferencia del sodio. Además, debido a lo anterior, las baterías de litio son más costosas que las de sodio. Sin embargo, sus beneficios radican en que son eficientes desde el punto de vista electroquímico, energético y su extracción es fácil, en el caso de Chile, desde los salares.

Los principales parámetros para cuantificar las características de las baterías son la densidad de energía y la densidad de potencia. “La densidad de energía de las baterías de iones de litio suele oscilar entre 100 y 265 Wh/kg, mientras que la densidad de energía de las baterías de iones de sodio oscila entre 80 y 150 Wh/kg”, contrasta. Por otra parte, “Las baterías de iones de litio tienen una mayor densidad de potencia que las de iones de sodio, con valores que oscilan entre 250 y 340 W/L, mientras que la densidad de potencia de las baterías de iones de sodio suele oscilar entre 70 y 120 W/L”, agrega.

"Las baterías de sodio necesitan más volumen que las de litio para la misma energía, por ende, podrían funcionar en grandes baterías y no para aplicaciones donde el espacio es limitado. Nunca van a reemplazar todas las aplicaciones que tiene el litio”, enfatiza.

China es una de las potencias que desarrolla ambas tecnologías. Por ejemplo, se fabrican autos con baterías de sodio, pero aun no alcanza un nivel de masificación. “Se prevé que en el futuro países de la Comunidad Europea den prioridad a la investigación del sodio para un potencial desarrollo, como alternativa al litio, ya que no cuentan con este último recurso”, vaticina el académico.

En resumen, las baterías de iones de litio (BL) y de sodio (BS) tienen pros y contras distintos. Las BL son potentes pero costosas y riesgosas, mientras que las BS son más económicas, seguras y comunes, aunque menos potentes. La elección depende de las necesidades específicas, considerando rendimiento, costo y seguridad. Aunque las BL son más utilizadas actualmente, el bajo costo del sodio podría hacer que las BS sean una alternativa prometedora en el futuro. La investigación se enfoca en mejorar la eficiencia, durabilidad y carga rápida de ambos tipos de baterías para satisfacer la creciente demanda en varias industrias.