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El sodio comenzará en pequeños microcoches para aplicaciones de movilidad

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Mucha gente se sorprendió cuando HiNa reveló su línea de celdas de batería de iones de sodio, así como un prototipo de coche eléctrico, en febrero de 2023. Pero hacía tiempo que se veía venir. El microcoche de bajo coste Sehol E10X utiliza un paquete de baterías de 25 kWh fabricado con células cilíndricas de iones de sodio de HiNa. La empresa puso en marcha su primera línea de producción de 1 GWh/año en diciembre de 2022.

El complejo albergará cinco líneas de este tipo; está prevista otra para 30 GWh/año, y se fabricarán más baterías bajo licencia.

Numerosos competidores, como CATL, Svolt, Farasis, Lifun, DFD, Transimage y otros, trabajan actualmente en sus propias baterías de iones de sodio, que se fabricarán en serie este año. El análisis de mercado realizado por IDTechEx en noviembre de 2023 apunta a un crecimiento previsto de aproximadamente 40 GWh de SIB sólo para 2030 como mínimo, pero se prevé hasta 100 GWh adicionales de capacidad de fabricación si el mercado tiene éxito para 2025. El escenario está preparado para otro vuelco en la industria de las baterías en los próximos años, similar a la aparición a gran escala de las LFP en 2020.

IDTechEx prevé que las baterías de iones de sodio penetrarán primero en el segmento de vehículos A00 (pequeños vehículos eléctricos de baja velocidad) en China, ya que se utilizan sobre todo para desplazamientos urbanos y no requieren una gran autonomía. La densidad energética de los vehículos de la clase A00 en producción se concentra principalmente entre 140 y 160 Wh/kg (nivel del pack), y la autonomía de crucero suele ser inferior a 250 km, según la investigación de IDTechEx. Las actuales baterías de iones de sodio pueden cumplir en gran medida estos requisitos, como muestra el informe de IDTechEx "Sodium-ion Batteries 2024-2034: Technology, Players, Markets, and Forecasts", que compara las celdas de varios actores del mercado.

Recientemente, ha surgido en China una carrera por ser el primero en utilizar pilas de iones de sodio en microcoches eléctricos de gran volumen, con Farasis, HiNa y CATL anunciando planes para suministrar pilas de iones de sodio a JMEV, Sehol y Chery para utilizarlas en sus modelos de clase A00 respectivamente. Los fabricantes de vehículos eléctricos A00 son muy sensibles a los costes, y la aplicación de baterías de sodio-ión presenta ciertas ventajas. A largo plazo, cuando las baterías de iones de sodio puedan fabricarse a escala, se espera que tengan una ventaja de precio del 20-30% sobre las baterías de iones de litio.

Las baterías de iones de sodio tienen características comparables a las de fosfato de hierro y litio (LFP), lo que sugiere que son posibles aplicaciones para micro VE de baja velocidad. Fuente: IDTechEx

Aunque las baterías LFP han mejorado desde 2015, lo que ha mejorado aún más es la ingeniería de los paquetes de baterías. El pack de baterías de la Sehol E10X está refrigerado por aire y utiliza celdas cilíndricas, lo que le confiere una densidad energética de 120 Wh/kg. En términos de peso, esto supone el 96% de la densidad energética de 125 Wh/kg del pack LFP de 54 kWh del Tesla Model 3 de gama estándar anunciado por primera vez en 2020. Pero en términos de volumen, este pack refrigerado por aire no sería competitivo. Tampoco las células prismáticas de HiNa, con su densidad energética volumétrica de 263-283 Wh/L, parecen a primera vista un sustituto útil de las células LFP con 380-450 Wh/L. Sin embargo, la ingeniería de los paquetes de baterías cell-to-pack (CTP) ha mejorado enormemente incluso en los pocos años transcurridos desde que se habló de ellos por primera vez en 2019.

CATL anunció sus baterías de iones de sodio en 2021 junto con una eficiencia de integración prevista de más del 80%. Tales paquetes hacen que incluso las baterías de iones de sodio de primera generación sean viables como reemplazo directo para las generaciones anteriores de automóviles con paquetes de baterías LFP de principios de la década de 2020. Incluso desde el punto de vista del rendimiento, las baterías de sodio serían preferibles a los antiguos coches con baterías LFP. Pueden cargarse rápidamente del 10% al 80% en 15 o 20 minutos y sólo pierden un 10% de capacidad en -20C. Las baterías de iones de sodio también pueden descargarse por completo sin riesgo de fallo catastrófico al recargarlas, como ocurriría en las de iones de litio debido a los colectores de corriente de cobre en el ánodo.

CATL espera vender sus baterías con cátodos de azul de Prusia por tan sólo 30 $/kWh a 45 $/kWh en la producción en masa debido al menor coste material del cátodo basado en hierro y a la síntesis sin necesidad de calcinación a alta temperatura. Se espera que las células con cátodos de óxido estratificado más avanzados alcancen los 200-220 Wh/kg y entre 400-500 Wh/l en los próximos años, antes de que acabe la década. Esto permitirá a los vehículos eléctricos superar los 500 km de autonomía sin necesidad de litio. Esto cambiará radicalmente el mercado de las baterías. Sin embargo, la densidad energética de los cátodos NMC con alto contenido en níquel es un 20-40% superior a la de cualquier cátodo conocido basado en sodio que pueda comercializarse.

Pero esto no hará que las baterías de iones de sodio sean redundantes. El coste importa más que la densidad energética. Es importante recordar que, a día de hoy, existe una industria de 400 GWh/año de baterías de plomo-ácido a pesar de su baja densidad energética, de sólo 35 Wh/kg. Las baterías de iones de sodio, basadas únicamente en materiales abundantes como el sodio, el hierro, el manganeso, el carbono, el aluminio y similares, son suficientes para los vehículos eléctricos con una autonomía práctica de unos 300 km, incluso en su forma primitiva actual. Sin limitaciones de recursos críticos, esto debería ayudar a aliviar muchas tensiones geopolíticas que se acumulan actualmente en torno al acceso a materiales para baterías como el litio, el níquel, el cobalto y el grafito. El informe IDTechEx "Baterías de iones de sodio 2024-2034: tecnología, actores, mercados y previsiones" analiza en profundidad esta industria emergente.

Autor: Shazan Siddiqi, analista tecnológico senior de IDTechEx

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