La startup de Whitacre, 44 Tech, con sede en Menlo Park, Califo ia, recibirá 5 millones de dólares del Departamento de Energía de los EE.UU., como parte de la Ley de Recuperación 2009, para desarrollar la tecnología. Los fondos, anunciados la semana pasada, son parte de un paquete de 620 millones de dólares destinados a mejorar la red eléctrica.
Las baterías de la compañía no sólo podrían ser más económicas sino también durar más que las de litio-ion, afirma Whitacre. Esto las haría particularmente útil para el almacenaje de grandes cantidades dc energía a un precio económico—algo que será esencial para hacer que la energía renovable sea la fuente primaria de energía en los EE.UU., en vez de la fuente supletoria que es hoy día. Este tipo de almacenaje hará que sea práctico almacenar energía procedente de las turbinas eólicas y las granjas solares para su uso cuando el viento no sople y el sol no brille.
Las células de sodio-ion son similares de alguna forma a las células de litio-ion—el tipo utilizado en aparatos electrónicos portátiles y en algunos vehículos eléctricos. En ambos tipos de célula, los iones se transportan entre los electrodos positivo y negativo de la célula durante la carga y descarga, con un electrolito haciendo las veces de medio para el movimiento de dichos iones. Sin embargo debido a que el sodio es varias veces más abundante que el litio, su utilización resulta más económica. Para hacer que las células sean aún más baratas, Whitacre planea operar con ellas a bajos voltajes, para que se puedan utilizar electrolitos basados en agua en vez de orgánicos. Esto debería reducir aún más los costes de manufactura, puesto que es más fácil trabajar con electrolitos basados en agua.
La transición a electrolitos basados en agua también podría eliminar gran parte del material de apoyo necesario en las células convencionales de litio-ion, lo que volvería a reducir costes. Esto es debido a que el incremento de la conductividad iónica hace posible utilizar electrodos más gruesos con menos capas de separación y materiales recolectores de corriente dentro de la célula.
“En principio, un sistema de sodio-ion puede ser de bajo coste, y con los electrolitos acuosos, realmente debería ser de bajísimo coste,” señala Jeff Dahn, profesor de física y química en la Universidad Dalhousie en Nueva Escocia, Canadá.
Los investigadores ya se han fijado en las baterías de sodio-ion en el pasado, aunque normalmente han venido utilizando altos voltajes y electrolitos orgánicos. Al usar voltajes más bajos se reduce la cantidad de energía que las baterías son capaces de almacenar—lo cual es un problema para los vehículos eléctricos, donde el espacio y el peso son limitados. Sin embargo para aplicaciones estacionarias como el almacenaje de energía renovable, “todo está en función del coste,” señala Whitacre.
Dahn argumenta que las células de sodio-ion no deberían desarrollarse sólo para el almacenaje a gran escala de electricidad. Las baterías de sodio-ion de alto voltaje podrían acabar siendo una solución mucho mejor que las baterías de litio-ion para los vehículos eléctricos, afirma. Hasta ahora, sin embargo, se han llevado a cabo muy pocas investigaciones en comparación con las baterías de litio-ion. Los factores que han mantenido alejados a los investigadores—tales como el gran tamaño de los iones de sodio y el efecto que esto tiene en la cantidad de potencia que las baterías pueden proporcionar—han sido tratados mediante avances recientes en la manufactura de materiales. La abundancia de sodio también podría hacer que estas baterías fuesen extremadamente atractivas. “Es increíblemente más abundante que el litio,” señala Dahn. “Creo que es algo realmente importante y que está dando pasos hacia delante. Espero que el DOE financie también los estudios no acuosos.”
Hasta ahora los trabajos de Whitacre están en su fase inicial. Ha hecho demostraciones de baterías de pequeño tamaño en el laboratorio y ha pedido una patente para tener la tecnología cubierta. No ha hecho público qué materiales utilizará para los electrodos y el electrolito, y es demasiado pronto para proporcionar cifras concretas en cuanto a costes, según él mismo señala. El siguiente paso es fabricar baterías prototipos más grandes.