En Changsha, en el 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 hacen avanzar la tecnología, al igual que la Universidad de Stanford forjó puestos de trabajo para los empresarios de Silicon Valley que inventaron los microchips. Al otro lado del río Xiang, enormes fábricas mezclan minerales en compuestos altamente procesados que hacen posibles las baterías recargables.
Estas baterías, que en su mayoría son de litio, han dado lugar al 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 que son cruciales en la lucha contra el cambio climático. China domina el refinado y la producción de productos químicos.
Ahora, China se está posicionando para liderar 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 por 1 a 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: retienen casi toda su carga cuando las temperaturas descienden por debajo del punto de congelación, algo que las baterías de litio no suelen hacer.
En Changsha, los graduados del frondoso campus de la Universidad Central del Sur trabajan 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 plantas de productos químicos para baterías de sodio ya está en construcción a pocas cuadras de los laboratorios.
Funcionarios de baterías chinos dijeron en entrevistas que el año pasado descubrieron cómo hacer celdas de batería de sodio tan similares a las celdas de litio que podrían fabricarse con el mismo equipo. El gigante chino CATL, el mayor fabricante mundial de baterías para vehículos eléctricos, dijo que descubrió una manera de usar celdas de sodio y de litio en un solo paquete de baterías para vehículos eléctricos, combinando el bajo costo y la resistencia a la intemperie de las celdas de sodio con la gama extendida de baterías de litio. . células. La compañía dice que ahora está lista para producir en masa estos paquetes de baterías híbridas.
“Estamos listos para fabricarlo”, dijo Huang Qixin, vicedecano del Instituto de Investigación CATL, en una entrevista en la sede de la empresa en Ningde, China. CATL, que significa Contemporary Amperex Technology Ltd. , en parte con productos químicos de Changsha, y recientemente construyó la primera línea de ensamblaje de baterías de sodio a gran escala en Ningde.
El auge de los vehículos eléctricos
Las corporaciones multinacionales están prestando atención al sodio.
“Reducirá la demanda pico de litio”, dijo Mike Henry, CEO de BHP, la minera más grande del mundo. “Estoy seguro de que comenzaremos a ver que el sodio reemplaza al litio en ciertas aplicaciones”.
La investigación seria sobre el uso de sodio para baterías comenzó en la década de 1970, encabezada por los Estados Unidos. Investigadores japoneses lograron avances cruciales hace decenas de años. Desde entonces, las empresas chinas han tomado la delantera en la comercialización de la tecnología.
De las 20 plantas de baterías de sodio ahora planificadas o que ya están en construcción en todo el mundo, 16 están en China, según la consultora Benchmark Minerals. Dentro de dos años, China tendrá casi el 95 por ciento de la capacidad de fabricación de baterías de sodio del mundo. La producción de baterías de litio seguirá siendo pequeña en ese punto, predice Benchmark, pero el progreso en el sodio se está acelerando.
En el Auto Show de Shanghái de la próxima semana, se espera que los fabricantes de automóviles y baterías anuncien planes para baterías de sodio en al menos algunos autos pequeños de uso limitado para el mercado chino.
Los usos más prometedores de inmediato para las baterías de sodio se encuentran en las redes eléctricas, las redes de cables y las torres que transmiten electricidad. Las baterías de red son un mercado de rápido crecimiento, especialmente en China. Tesla dijo esta semana que construirá una fábrica en Shanghái para fabricar baterías de litio para los proveedores de energía.
Las baterías de sodio deben ser más grandes que las baterías de litio para llevar la misma carga eléctrica. Este es un problema para los automóviles con espacio limitado, pero no para el almacenamiento en la red eléctrica. Las empresas de servicios públicos que cambian de litio a sodio podrían simplemente colocar el doble de baterías 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 cantidades masivas de almacenamiento en baterías a medida que hacen la transición a fuentes respetuosas con el clima, como la energía solar y eólica. Deberían poder almacenar energía mientras brilla el sol y sopla el viento, y luego usarla como una alternativa a la electricidad alimentada con carbón o gas.
La electricidad en una gran provincia china, Shandong, se vende hasta 20 veces más a primera hora de la tarde, cuando la demanda es alta, que al mediodía, cuando inunda la red más energía solar de la que necesitan las fábricas y los hogares. Las empresas de generación de energía utilizan baterías de litio para distribuir electricidad renovable durante más horas.
Pero algunas empresas de servicios públicos, como Three Gorges en el centro-oeste de China, han comenzado a experimentar con baterías de sodio. Frank Haugowitz, un consultor que se especializa en la industria solar de China, dijo que muchas provincias han comenzado a exigir que los parques solares o eólicos recién construidos instalen suficientes baterías para almacenar entre el 10 y el 20 por ciento de la electricidad que generan.
CATL ha instalado baterías de litio del tamaño de una minivan en estaciones de carga de vehículos eléctricos en ciudades como Fuzhou. Las baterías se cargan automáticamente cuando la electricidad es barata, como durante la noche o cuando el sol brilla sobre los paneles solares en el techo 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 baterías de sodio modernas 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, a medida que China avanza hacia el liderazgo en sodio, aún enfrenta desafíos. Para empezar, hay dónde conseguir el sodio.
Si bien la sal es abundante, los Estados Unidos representan más del 90 por ciento de las reservas mundiales de carbonato de sodio fácilmente extraibles, la principal fuente industrial de sodio. En lo profundo del desierto del sudoeste de Wyoming, hay enormes depósitos de carbonato de sodio, formados hace 50 millones de años. La ceniza de soda se ha extraído durante mucho tiempo para la industria del vidrio en Estados Unidos.
Con reservas naturales mínimas de carbonato de sodio y sin querer 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 grave del agua. Estos incluyen el colapso de una pila de escoria alcalina en el centro-este de China en 2016, que arrastró automóviles y dañó 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 caro. Los precios del litio se cuadruplicaron desde 2017 hasta noviembre pasado, pero desde entonces han caído dos tercios.
También existen dudas sobre la durabilidad de las baterías de sodio. Las empresas de energía quieren saber cómo funcionan las baterías de sodio durante años al aire libre, no solo en los laboratorios, dijo David Fishman, asesor 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 del liderazgo en investigación en este campo”.
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