Egungo egoera globalean, bai ekonomikoan, bai ingurumenean, energia biltegiratzeko sistemen eskaria esponentzialki hazten ari baita, bateriek karbono gutxiko ekonomiarako funtsezko eginkizuna izango dutela aurreikusten da.

Orain arte, litiozko ioien bateriek (Li-ion edo LIBs) gailu elektroniko eramangarrien merkatua konkistatu dute, eta, gainera, ibilgailu elektrikoetarako hautagai nagusiak bihurtu dira, eta, ondorioz, LIB gehiago ekoitzi dira mundu osoan.

Horrek eragin positiboa du, batetik, kostuen murrizketan, baina, bestetik, lehengaien eskaintzaren eta eskariaren arteko desoreka areagotzen du, kasu batzuetan kritikoak eta/edo toxikoak baitira.

Horren adibide dira grafitoa eta kobaltoa. Baliabide horiek, funtsean, hirugarren munduko herrialdeetan biltzen dira, baita gatazka-eremuetan ere. Beraz, LIBen ekoizpena handitzeak erronka berriak ekarriko ditu ingurumen- eta gizarte-arloan, eta erronka horiek gero eta garrantzitsuagoak izango dira merkatua zabaldu ahala.

Egoera horretan, gero eta beharrezkoagoa izango da LIBak berrerabiltzeko eta birziklatzeko estrategia eraginkor eta errentagarri berriak bilatzea, bai eta energia biltegiratzeko sistema alternatibo berriak ere, material ugari, jasangarri eta kostu txikikoak oinarri hartuta, nitxo batzuetan litio-ionen baterien alternatiba izan daitezkeenak.

Esparru horretan, eta etorkizuneko behar guztiak hornitzeko helburuarekin, azken urteotan energia biltegiratzeko hainbat teknologia agertu dira, "Post-lithium edo beyond-lithium" izenekoak, eta horien artean daude sodio ioien bateriak (Na-ion edo SIBs).

Sodioa baterien teknologia iraunkor alternatibo gisa

Sodioa elementu kimiko ugaria da, geografikoki homogeneoki banatua munduan eta kostu txikikoa. Beraz, baliabideen eta osagaien ugaritasunari, gai kritikoen erabilera mugatuari eta lehengaien abiapuntuko kostuari dagokienez, SIBek abantaila argiak dituzte egungo bateriei dagokienez, hala nola LIBak, berun-azido-azidozkoak (Pb-Azidoa) edo nikel-kadmiokoak (Ni-Cd), 1. taulan erakusten den bezala.

1. taula. Konparatiboa, ion Li-ion, Pb-azido, Ni-Cadmio eta Na-ion baterien baliabideen eta osagaien ugaritasunari, banaketari eta toxikotasunari dagokienez.

Egia esan, ez da teknologia guztiz berria, SIBentzako lehen materialak LIBentzako materialekin batera aztertzen hasi baitziren, 1980an, Claude Delmasek eta bere laguntzaileek NaM_TO₂ trantsizioko metalen oxido laminarrak aurkitu zituztenean (M_T = trantsizioko metala edo hainbat M_Tren konbinazioa), John Goodenough Nobel saridunak (CIC energiGUNEko Michel Armand ikertzailearekin ikerketak partekatzen dituena) postulatutako LiM_TO₂ konposatuak en antzekoak. 1. irudian, Na-ion bateria bat osatzen duten osagaien eskema bereizgarri bat erakusten da.

1. irudia. Na-ion bateria baten eskema

Lehen ikerketa hauek Akira Yoshinori lehen LIB (LiCoO₂ katodo bezala eta grafito anodo bezala) garatzea ahalbidetu zioten, eta, ondoren, Sonyk merkaturatu zuen 1991n.

Zoritxarrez, grafitoan sodio ioiak ez tartekatzea, SIBak garatzeko botila lepo bihurtu zen, eta XXI. mendera arte ez zen izan, A. Stevens eta J. R. Dahnek, sodio ioiak, desordenatutako ikatz gogorretan tartekatu zitezkeela konturatu ziren arte, giro tenperaturan sodio ioien teknologia birsortu zenean.

Hala eta guztiz ere, egia esan, ez zen 2010era arte izan, litiozko baterien teknologia osagarri baten beharrarekin batera, benetan inflexio-puntu bat egon zenean eta SIB kontzeptuak interesa berreskuratu zuenean, LIBak elkarri begiratzeko ispilu bat izanik.

Litioaren ondoren dagoen sodioa alkalinoen taldean dagoenez taula periodikoan, antzekotasunak espero daitezke kimikari, teknologiari eta errendimenduari dagokienez. Izan ere, litiozko baterietarako erabiltzen diren industria-azpiegitura berberak erabil litezke (ekoizpen-teknologia bera), eta, beraz, industrializazioaren kostua minimizatu, eskalako ekonomien ondorioak lortu ahala.

Hala ere, desberdintasun batzuk dituzte. Nahiz eta sodio-bateriek abantaila argiak dituzten LIBen aldean, kostu potentzialari, iraunkortasunari, materia kritikoen erabilera txikiagoari eta ugaritasunari dagokienez, sodioaren erradioa handiagoa izateak eta erredox 0.3 V potentzial txikiagoa izateak, ondorioz, LIBak baino energia-dentsitate txikiagoa ematen dute.

Nolanahi ere, sodio-bateriek abantaila nahikoak dituzte aplikazio egonkorretarako baterien hurrengo belaunaldiko buruan egon ahal izateko, non muga bolumetrikoak txikiagoak diren eta kostua, segurtasuna eta bizitza erabilgarri luzea parametro kritiko bihurtzen diren.

Blogaren hurrengo artikuluetan, mota horretako baterien materialek eskaintzen dituzten erronkak eta aukerak aztertuko ditugu, baita Na-ionek CIC energiGUNEn izango dituen baterien ikerketak non zentratzen diren ere.