China podría dominar las baterías de sodio, el próximo gran avance en energía

Jun 01, 2023

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China está muy por delante del resto del mundo en el desarrollo de baterías que utilizan sodio, que están comenzando a competir con las omnipresentes celdas de energía de litio.

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Por Keith Bradsher

Reportando desde Changsha, Ningde y Fuzhou en China

En Changsha, en lo más profundo del interior de China, miles de químicos, ingenieros y trabajadores de la fabricación están dando forma al futuro de las baterías.

La Universidad Central del Sur de la ciudad produce graduados que están haciendo avanzar la tecnología, al igual que la Universidad de Stanford moldeó las carreras de los empresarios de Silicon Valley que fueron pioneros en microchips. Al otro lado del río Xiang, grandes fábricas mezclan minerales en los compuestos altamente procesados ​​que hacen posibles las baterías recargables.

Estas baterías, en su mayoría hechas de litio, han impulsado el auge de los teléfonos móviles y otros productos electrónicos de consumo. Están transformando la industria automotriz y pronto podrían comenzar a hacer lo mismo con los paneles solares y las turbinas eólicas, cruciales en la lucha contra el cambio climático. China domina su refinación y producción química.

Ahora China se está posicionando para comandar la próxima gran innovación en baterías recargables: reemplazar el litio con sodio, un material mucho más barato y abundante.

El sodio, que se encuentra en todo el mundo como parte de la sal, se vende entre el 1 y el 3 por ciento del precio del litio y es químicamente muy similar. Los avances recientes significan que las baterías de sodio ahora se pueden recargar diariamente durante años, eliminando una ventaja clave de las baterías de litio. La capacidad energética de las baterías de sodio también ha aumentado.

Y las baterías de sodio tienen una gran ventaja: conservan casi toda su carga cuando las temperaturas descienden muy por debajo del punto de congelación, algo que las baterías de litio normalmente no hacen.

En Changsha, los graduados del frondoso campus de la Universidad Central del Sur están trabajando en tecnología de baterías de sodio en laboratorios de investigación cercanos dirigidos por empresas como BASF de Alemania, el mayor fabricante de productos químicos del mundo. Una de las primeras grandes fábricas de productos químicos para baterías de sodio ya está en construcción a pocas cuadras de los laboratorios.

Los ejecutivos de baterías chinos dijeron en entrevistas que habían descubierto el año pasado cómo hacer que las celdas de las baterías de sodio fueran tan similares a las de litio que se pueden hacer con el mismo equipo. El gigante chino CATL, el mayor fabricante mundial de baterías para autos eléctricos, dice que ha descubierto una forma de usar celdas de sodio y de litio en el paquete de baterías de un solo auto eléctrico, combinando el bajo costo y la resistencia a la intemperie de las celdas de sodio con el rango extendido de celdas de litio La compañía dice que ahora está preparada para producir en masa estos paquetes de baterías mixtas.

"Estamos listos para industrializarlo", dijo Huang Qisen, vicedecano del instituto de investigación de CATL, en una entrevista en la sede de la empresa en Ningde, China. CATL, que es la abreviatura de Contemporary Amperex Technology Ltd., depende en parte de los productos químicos de Changsha y recientemente construyó su primera línea de ensamblaje de baterías de sodio a gran escala en Ningde.

Las corporaciones multinacionales se están dando cuenta del sodio.

"Reducirá el pico de demanda de litio", dijo Mike Henry, director ejecutivo de BHP, la compañía minera más grande del mundo. "Estoy seguro de que comenzaremos a ver que el sodio reemplaza al litio para ciertas aplicaciones".

La investigación sobre el uso de sodio para las baterías comenzó en serio en la década de 1970, liderada entonces por los Estados Unidos. Investigadores japoneses lograron avances cruciales hace una docena de años. Desde entonces, las empresas chinas han tomado la delantera en la comercialización de la tecnología.

De las 20 fábricas de baterías de sodio ahora planificadas o que ya están en construcción en todo el mundo, 16 están en China, según Benchmark Minerals, una firma consultora. En dos años, China tendrá casi el 95 por ciento de la capacidad mundial para fabricar baterías de sodio. La producción de baterías de litio seguirá eclipsando la producción de baterías de sodio en ese punto, predice Benchmark, pero los avances en sodio se están acelerando.

En el salón del automóvil de Shanghai de la próxima semana, se espera que los fabricantes de automóviles y baterías anuncien planes para baterías de sodio en al menos algunos autos subcompactos de rango limitado para el mercado chino.

El uso más prometedor de inmediato para las baterías de sodio es para las redes eléctricas, las redes de cables y torres que transmiten electricidad. Las baterías para redes son un mercado de rápido crecimiento, especialmente en China. Tesla dijo esta semana que construiría una fábrica en Shanghái para fabricar baterías de litio para los proveedores de energía.

Las baterías de sodio deben ser más grandes que las de litio para mantener la misma carga eléctrica. Ese es un problema para los automóviles, que tienen un espacio limitado, pero no para el almacenamiento en la red eléctrica. Las empresas de servicios públicos que cambian de litio a sodio pueden simplemente colocar el doble de baterías grandes en un lote vacío cerca de paneles solares o turbinas eólicas.

Las empresas de servicios públicos de todo el mundo tienen un apetito cada vez mayor por enormes cantidades de almacenamiento en baterías a medida que se trasladan a fuentes respetuosas con el clima, como la solar y la eólica. Necesitan poder almacenar energía mientras brilla el sol y sopla el viento, y luego usarla como reemplazo de la electricidad alimentada por carbón o gas.

La electricidad en una gran provincia china, Shandong, ya se vende hasta 20 veces más a primera hora de la tarde, cuando la demanda es alta, que al mediodía, cuando la red se inunda con más energía solar de la que necesitan las fábricas y los hogares. Las empresas generadoras de energía utilizan baterías de litio para distribuir su electricidad renovable durante más horas.

Pero algunas empresas de servicios públicos, como Three Gorges Corporation en el centro-oeste de China, están comenzando a experimentar con baterías de sodio. Muchas provincias han comenzado a exigir que las granjas de energía solar o eólica recién construidas instalen suficientes baterías para almacenar entre el 10 y el 20 por ciento de la electricidad que generan, dijo Frank Haugwitz, consultor especializado en la industria solar de China.

CATL ha instalado baterías de litio del tamaño de minivans en estaciones de carga de automóviles eléctricos en ciudades como Fuzhou. Las baterías se cargan automáticamente cuando la electricidad es barata, como durante la noche o cuando el sol brilla en los paneles solares de la azotea de la estación de carga, y están listas cuando los automovilistas se acercan para recargar. CATL está estudiando si se puede usar sodio en esos lugares.

A diferencia de las baterías de litio, las últimas baterías de sodio no requieren materiales escasos como el cobalto, un mineral extraído principalmente en África en condiciones que han alarmado a los grupos de derechos humanos. Las baterías de sodio más nuevas tampoco requieren níquel, que proviene principalmente de minas en Indonesia, Rusia y Filipinas.

Sin embargo, mientras China corre hacia el liderazgo en sodio, aún enfrenta desafíos. Para empezar, hay dónde conseguir el sodio.

Si bien la sal es abundante, Estados Unidos representa más del 90 por ciento de las reservas mundiales de carbonato de sodio fácilmente explotables, la principal fuente industrial de sodio. En las profundidades del desierto del sudoeste de Wyoming se encuentra un vasto depósito de carbonato de sodio, formado hace 50 millones de años. La ceniza de sosa se ha extraído durante mucho tiempo para la industria de fabricación de vidrio de Estados Unidos.

Con reservas naturales mínimas de carbonato de sodio y renuencia a depender de las importaciones de los Estados Unidos, China produce carbonato de sodio sintético en plantas químicas alimentadas con carbón.

La industria del carbonato de sodio sintético de China tiene un historial de contaminación peligrosa del agua. Eso incluye el colapso de una pila de escoria alcalina en el centro-este de China en 2016 que arrastró autos y contaminó un río importante. La agencia ambiental del país está trabajando para limpiar la industria.

Otra pregunta que se cierne sobre el sodio es si el litio seguirá siendo costoso. Los precios del litio se cuadriplicaron desde 2017 hasta noviembre pasado, pero desde entonces se han reducido en dos tercios.

También existen dudas sobre la durabilidad de las baterías de sodio. Las compañías eléctricas quieren ver cómo funcionan las baterías de sodio durante años al aire libre, no solo en los laboratorios, dijo David Fishman, consultor del sector energético de Lantau Group, una firma consultora.

Pero el Sr. Fishman y otros ahora están observando de cerca el desarrollo de las baterías de sodio. La demanda de baterías está creciendo rápidamente y es poco probable que el litio siga siendo el material dominante indefinidamente.

"Sí, el sodio tiene un papel", dijo el Sr. Henry de BHP. "China está a la vanguardia de la conducción de la investigación en esto".

Li You contribuyó con la investigación.

Keith Bradsher es el jefe de la oficina de Beijing de The Times. Anteriormente se desempeñó como jefe de la oficina en Shanghái, Hong Kong y Detroit y como corresponsal en Washington. Ha vivido e informado en China continental durante la pandemia. @KeithBradsher

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