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Por qué China podría dominar el próximo gran avance en las baterías
China se está posicionando para comandar la próxima gran innovación en las baterías recargables.
Una gran batería de litio en una estación de carga de vehículos de CATL en Fuzhou, China, el 15 de febrero de 2023. (Qilai Shen/The New York Times)
En Changsha, en lo profundo del interior de China, miles de químicos, ingenieros y trabajadores del sector manufacturero están determinando el futuro de las baterías.
La Universidad Central del Sur de la ciudad produce en serie a los graduados que hacen avanzar la tecnología, del mismo modo que la Universidad de Stanford moldeó las carreras de los emprendedores de Silicon Valley que fueron los pioneros de los microchips. Al otro lado del río Xiang, hay fábricas enormes que mezclan minerales para convertirlos en los compuestos altamente procesados que posibilitan la existencia de las baterías recargables.
Estas baterías, hechas en su mayoría de litio, han impulsado el ascenso de los teléfonos celulares y otros aparatos electrónicos de consumo. Están transformando la industria automotriz y pronto podrían empezar a hacer lo mismo por los paneles solares y las turbinas eólicas cruciales en la lucha contra el cambio climático. China domina su refinado y producción química.
Ahora, China se está posicionando para comandar la próxima gran innovación en las baterías recargables: sustituir el litio por el sodio, un material mucho más barato y abundante.
El sodio, el cual se encuentra en todo el mundo como parte de la sal, cuesta entre el uno y el tres por ciento del precio del litio y tiene una composición química muy similar. Gracias a avances recientes, las baterías de sodio se pueden recargar a diario durante años, lo que reduce una de las principales ventajas de las baterías de litio. La capacidad energética de las baterías de sodio también ha aumentado.
Además, 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 de litio no suelen hacer.
En Changsha, los graduados del arbolado campus de la Universidad Central del Sur trabajan en la tecnología de las baterías de sodio en laboratorios de investigación cercanos que son dirigidos por empresas como la alemana BASF, el principal fabricante químico del mundo. A unas pocas manzanas de los laboratorios, ya se está construyendo una de las primeras grandes fábricas de productos químicos para las baterías de sodio.
Ejecutivos chinos del sector de las baterías comentaron en entrevistas que el año pasado descubrieron cómo fabricar baterías de sodio tan parecidas a las de litio que pueden fabricarse con el mismo equipo. El gigante chino CATL, el principal fabricante mundial de baterías para autos eléctricos, asegura haber descubierto una manera de utilizar las celdas de sodio y de litio en una misma batería para autos eléctricos, combinando el bajo costo y la resistencia al clima de las celdas de sodio con la autonomía extendida de las de litio. Según la empresa, está preparada para producir en serie estas baterías mixtas.
“Estamos preparados para industrializarlas”, declaró Huang Qisen, vicedecano del instituto de investigación de CATL, en una entrevista en la sede de la empresa en Ningde, China.
CATL, la sigla de Contemporary Amperex Technology Ltd., depende en parte de los productos químicos de Changsha y hace poco construyó su primera línea de ensamblado de baterías de sodio a gran escala en Ningde.
Las empresas multinacionales están tomando en cuenta al sodio.
“Reducirá el pico de la demanda de litio”, opinó Mike Henry, director ejecutivo de BHP, la mayor empresa minera del mundo. “Estoy seguro de que empezaremos a ver cómo el sodio remplaza al litio en ciertas aplicaciones”.
La investigación sobre el uso del sodio en las baterías empezó en serio en la década de 1970, con Estados Unidos a la cabeza. Los investigadores japoneses realizaron avances cruciales hace una decena de años. Desde entonces, las empresas chinas han tomado la delantera en la comercialización de la tecnología.
De las veinte fábricas de baterías de sodio planeadas o que ya están en construcción en todo el mundo, dieciséis están en China, según Benchmark Minerals, una consultoría. En dos años, China tendrá casi el 95 por ciento de la capacidad mundial para fabricar baterías de sodio. Benchmark predice que la producción de baterías de litio seguirá eclipsando a la de sodio, pero los avances en ese campo se están acelerando.
Se espera que la próxima semana, en el Salón del Automóvil de Shanghái, las automotrices y los productores de baterías anuncien sus planes para instalar baterías de sodio en al menos algunos autos subcompactos de autonomía limitada para el mercado chino.
En este instante, el uso más prometedor de las baterías de sodio es en las redes eléctricas, los sistemas de cables y torres que transmiten la electricidad. Las baterías para redes eléctricas son un mercado de rápido crecimiento, en especial en China. Tesla anunció esta semana que construirá una fábrica en Shanghái donde se fabricarán baterías de litio para proveedores de energía.
Las baterías de sodio deben ser más grandes que las de litio para guardar la misma carga eléctrica. Eso es un problema para el espacio limitado en los autos, pero no para el almacenamiento en una red eléctrica. Las empresas que pasen del litio al sodio simplemente pueden poner el doble de baterías grandes en un terreno vacío cerca de paneles solares o turbinas eólicas.
Las plantas eléctricas de todo el mundo tienen cada vez más apetito por tener inmensas cantidades de almacenamiento en las baterías a medida que se acercan a fuentes ecológicas de energía, como la solar y la eólica. Deben tener la capacidad de almacenar energía mientras brilla el sol y sopla el viento, para luego utilizarla como sustituto de la electricidad que generan el carbón o el gas.
A diferencia de las baterías de litio, las baterías de sodio más recientes no necesitan materiales escasos como el cobalto, un mineral que se extrae principalmente en África en condiciones que han alarmado a los grupos de defensa de los derechos humanos. Las baterías de sodio más nuevas tampoco necesitan níquel, el cual proviene en su mayor parte de minas de Indonesia, Rusia y Filipinas.
Sin embargo, aunque China avanza hacia el liderazgo en el sodio, sigue enfrentando desafíos. Para empezar: dónde obtener el sodio.
Aunque la sal es abundante, Estados Unidos posee más del 90 por ciento de las reservas mundiales del carbonato de sodio, la principal fuente industrial de sodio. En las profundidades del desierto del suroeste de Wyoming hay un vasto yacimiento de carbonato de sodio que se formó hace 50 millones de años. Desde hace mucho tiempo, se extrae el carbonato de sodio para la industria del vidrio estadounidense.
Con unas reservas naturales mínimas de carbonato de sodio y reticente a depender de las importaciones de Estados Unidos, China en cambio produce carbonato de sodio sintético en plantas químicas que funcionan con carbón.
También hay dudas sobre la durabilidad de las baterías de sodio. Las empresas eléctricas quieren ver cómo funcionan las baterías de sodio durante años en exteriores, no solo en los laboratorios, comentó David Fishman, consultor del sector eléctrico de la consultoría Lantau Group.
No obstante, Fishman y otras personas están observando de cerca el desarrollo de las baterías de sodio. La demanda de las baterías crece con rapidez y es poco probable que el litio siga siendo el material dominante para siempre.
“Sí, el sodio desempeña un papel”, mencionó Henry, de BHP. “China está a la vanguardia de su investigación”.
