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

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

Por Keith Bradsher

Información desde Changsha, Ningde y Fuzhou en China

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

La Universidad Central Sur de la ciudad produce graduados que están avanzando en la tecnología, de la misma manera que la Universidad de Stanford moldeó las carreras de los empresarios de Silicon Valley que fueron pioneros en los microchips. Al otro lado del río Xiang, enormes fábricas mezclan minerales con 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 liderar la próxima gran innovación en baterías recargables: reemplazar el litio por 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. También ha aumentado la capacidad energética de las baterías de sodio.

Y las baterías de sodio tienen una gran ventaja: mantienen casi toda su carga cuando las temperaturas caen 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 Sur están trabajando en tecnología de baterías de sodio en laboratorios de investigación cercanos dirigidos por empresas como la alemana BASF, el mayor fabricante de productos químicos del mundo. Una de las primeras grandes fábricas de productos químicos de sodio para baterías ya está en construcción a pocas cuadras de los laboratorios.

Los ejecutivos chinos de baterías dijeron en entrevistas que habían descubierto el año pasado cómo hacer que las celdas de las baterías de sodio sean tan similares a las de litio que puedan fabricarse con el mismo equipo. El gigante chino CATL, el mayor fabricante de baterías para automóviles eléctricos del mundo, dice que ha descubierto una manera de utilizar celdas de sodio y de litio en un solo paquete de baterías de automóvil eléctrico, combinando el bajo costo y la resistencia a la intemperie de las celdas de sodio con la gama ampliada 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 compañía en Ningde, China. CATL, que es la abreviatura de Contemporary Amperex Technology Ltd., depende en parte de 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 empresa minera más grande del mundo. "Estoy seguro de que empezaremos a ver que el sodio sustituirá al litio en determinadas aplicaciones".

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

De las 20 fábricas de baterías de sodio actualmente planificadas o 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 momento, predice Benchmark, pero los avances en el sodio se están acelerando.

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

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

Las baterías de sodio deben ser más grandes que las de litio para mantener la misma carga eléctrica. Esto es un problema para los automóviles, que tienen espacio limitado, pero no para el almacenamiento de la red eléctrica. Las empresas de servicios públicos que cambian del litio al sodio pueden simplemente colocar el doble de baterías grandes en un terreno baldío 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 avanzan hacia fuentes respetuosas con el clima, como la solar y la eólica. Necesitan poder almacenar energía mientras brilla el sol y sopla el viento, para luego utilizarla como sustituto de la electricidad alimentada por carbón o gas.

La electricidad en una gran provincia china, Shandong, ya se vende por hasta 20 veces más a primera hora de la tarde, cuando la demanda es alta, que al mediodía, cuando la red está inundada de más energía solar de la que las fábricas y los hogares necesitan. Las empresas de generación 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 los parques de energía solar o eólica recién construidos instalen suficientes baterías para almacenar entre el 10 y el 20 por ciento de la electricidad que generan, dijo Frank Haugwitz, un consultor especializado en la industria solar de China.

CATL ha instalado baterías de litio del tamaño de minivans en estaciones de carga de coches 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 del techo de la estación de carga, y están listas cuando los automovilistas se acercan para recargar. CATL está estudiando si se puede utilizar 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 de Indonesia, Rusia y Filipinas.

Sin embargo, a medida que China avanza hacia el liderazgo en sodio, todavía enfrenta desafíos. Para empezar, allí es donde 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, la principal fuente industrial de sodio. En lo profundo del desierto del suroeste de Wyoming se encuentra un vasto depósito de carbonato de sodio, formado hace 50 millones de años. Desde hace mucho tiempo se extrae carbonato de sodio 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 Estados Unidos, China produce carbonato de sodio sintético en plantas químicas alimentadas con carbón.

La industria de 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 arrasó automóviles y contaminó un río importante. La agencia ambiental del país está trabajando para limpiar la industria.

Otra cuestión que se cierne sobre el sodio es si el litio seguirá siendo costoso. 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 compañías eléctricas quieren ver cómo funcionan las baterías de sodio durante años al aire libre, no sólo en los laboratorios, dijo David Fishman, consultor del sector energético de Lantau Group, una firma consultora.

Pero Fishman y otros ahora están siguiendo 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 desempeña un papel", afirmó Henry de BHP. "China está a la vanguardia en impulsar la investigación en este sentido".

Li You contribuyó con la investigación.

Keith Bradsher es el jefe de la oficina del Times en Beijing. Anteriormente se desempeñó como jefe de oficina en Shanghai, Hong Kong y Detroit y como corresponsal en Washington. Ha vivido e informado en China continental durante la pandemia. Más información sobre Keith Bradsher

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