Las baterías de sodio fundido se han utilizado durante muchos años para almacenar energía procedente de fuentes renovables, como la suministrada por paneles solares y turbinas eólicas. Sin embargo, las baterías de sodio fundido disponibles en el mercado, que concretamente son baterías de sodio-azufre, suelen funcionar solo a temperaturas de entre 270 y 350 grados centígrados, lo que conduce a limitaciones difícilmente superables y genera diversos inconvenientes. Un nuevo diseño, sin azufre y con yodo, que opera a una temperatura mucho más baja, parece que va a revolucionar el campo y a reducir costes.

El nuevo dispositivo, desarrollado y probado por un equipo que incluye, entre otros, a Leo Small, Erik Spoerke y Martha Gross, los tres de los Laboratorios Nacionales estadounidenses de Sandía, es una batería de yoduro de sodio que funciona a 110 grados centígrados. Esta temperatura inferior a las de las baterías convencionales de sodio-azufre conduce a un importante descenso de costes ya que permite utilizar materiales más baratos, las baterías necesitan menos aislamiento y el cableado para las conexiones internas puede ser mucho más fino.

Una de las principales innovaciones que permitieron esta menor temperatura de funcionamiento fue el desarrollo de un católito, una mezcla líquida de dos sales, en este caso, yoduro de sodio y cloruro de galio.

Mientras se descarga la energía de la nueva pila, el metal de sodio produce iones de sodio y electrones. En el otro lado, los electrones convierten el yodo en iones de yoduro. Los iones de sodio se desplazan a través de un separador hasta el otro lado, donde reaccionan con los iones de yoduro para formar sal de yoduro de sodio fundida. En vez de un electrolito de ácido sulfúrico como en las baterías de plomo y ácido, el centro de la batería es un separador cerámico especial que solo permite que los iones de sodio se muevan de un lado a otro, nada más.

En la nueva batería, a diferencia de lo que sucede en una de iones de litio, todo es líquido en los dos lados. Eso significa que a la batería no le afectan problemas como que el material sufra cambios de fase complejos o se deshaga. Sin estos problemas, la vida útil de la batería es mucho más larga. De hecho, incluso las baterías de sodio fundido convencionales tienen una vida útil de entre 10 y 15 años.

La nueva batería es tolerante incluso a una solidificación, lo que significa que en caso de un apagón eléctrico prolongado, la batería podría utilizarse hasta agotar por completo su carga, sin importar que se enfríe hasta solidificarse. Una vez restablecido el suministro eléctrico, la batería podría ser recalentada y recargada, tras lo cual volvería a funcionar con normalidad, sin un proceso de puesta en marcha largo o costoso, y sin degradación de la química interna de la batería.

Las baterías de yoduro de sodio también son más seguras. A diferencia de las baterías de iones de litio, en las que ciertos problemas internos pueden producir un sobrecalentamiento peligroso e incluso provocar fuego, eso no puede ocurrir con la química de la nueva batería. En esta, si se sacara el separador cerámico, y se permitiera que el metal de sodio se mezclara con las sales, no pasaría nada. Ciertamente, la batería dejaría de funcionar, pero no se produciría fuego ni una reacción química violenta. “Si un incendio exterior envuelve una batería de yoduro de sodio, es probable que la batería se agriete y falle, pero no debería alimentar al fuego ni provocar un incendio de sodio, añade Small.

El equipo de Small expone los detalles técnicos de su nueva batería en la revista académica Cell Reports Physical Science, con el título “A high-voltage, low-temperature molten sodium battery enabled by metal halide catholyte chemistry”. (Fuente: NCYT de Amazings)