¿Se desplomará la demanda de litio con las nuevas baterías de ion‑sodio?

Más allá del ion de litio

Baterías se han convertido progresivamente en la innovación tecnológica clave de la década, al igual que las décadas anteriores fueron moldeadas por el auge de la PC o Internet.

Esto se debe a que el progreso en la tecnología de baterías está impulsando no solo la revolución de los vehículos eléctricos, sino que también se ha convertido en la limitación crucial para la descarbonización de la red eléctrica, debido a la intermitencia de las energías renovables.

Las baterías ultra densas y/o económicas también serán cruciales para electrificar y descarbonizar los sectores de la economía que consumen mucha energía, como la industria pesada (química, metalurgia, manufactura) y el transporte (camiones, barcos, aviones).

Hasta ahora, esto se ha logrado con variantes de baterías de litio, ya sea de ion‑litio (lithium‑nickel‑manganese NMC y lithium‑nickel‑cobalt‑aluminum NCA) o de fosfato de hierro‑litio (LFP). Fue una tecnología transformadora que merecidamente obtuvo el Premio Nobel de Química 2019 para sus inventores (siga el enlace para la historia de la invención del ion‑litio).

Hasta ahora, se esperaba que estas baterías siguieran dominando el mercado, gracias a su extremadamente alta densidad de energía.

Fuente: S&P Global

Posteriormente, se consideran las baterías de estado sólido como un posible siguiente paso para seguir aumentando la densidad de las baterías y también utilizar mucho litio, vea “5 mejores acciones de baterías de estado sólido para observar o comprar”.

Sin embargo, el litio no es el único ion utilizable en baterías. El sodio, mucho más abundante y barato, base de la sal de mesa, también es un candidato.

El problema es que las baterías de ion‑sodio han tenido hasta ahora una menor densidad de energía, relegándose a vehículos eléctricos de bajo precio/alcance limitado o a baterías estacionarias a escala de servicios públicos.

Esto podría cambiar, gracias a la invención de baterías de ion‑sodio que utilizan el cátodo TAQ. Fue el trabajo de investigadores del MIT y del Laboratorio Nacional Brookhaven, que publicaron sus resultados en el Journal of the American Chemical Society, bajo el título “High-Energy, High-Power Sodium-Ion Batteries from a Layered Organic Cathode”¹.

Fuente: Princeton University

Cátodo TAQ

Anteriormente informamos sobre el cátodo TAQ en “Designing a Better Battery – Out with Cobalt and In with…TAQ?”. TAQ, o bis‑tetraaminobenzoquinona, es un compuesto sólido orgánico en capas.

En esta investigación de 2024, los investigadores descubrieron que TAQ no solo tenía potencial como material de supercondensador, sino que superó al cátodo de litio tradicional.

Fuente: GreenCarCongress

Descubrieron cómo mejorar la adherencia del TAQ al colector de corriente de acero inoxidable del cátodo, mejorando la estabilidad del nuevo prototipo de cátodo de prueba de concepto.

Al añadir materiales que contienen celulosa y caucho al TAQ, lograron de forma segura más de 2.000 ciclos de carga‑descarga. La densidad de energía también fue mayor que la de los cátodos basados en cobalto, y la carga tomó menos de 6 minutos.

También vale la pena señalar que los cátodos orgánicos se han discutido para otros tipos de baterías, por ejemplo, para baterías de ion‑aluminio, ion‑sodio/potasio, zinc o de iones duales basados en calcio. Por lo tanto, es posible que el descubrimiento de las propiedades del TAQ pueda aplicarse a otros tipos de baterías además del ion‑litio.

Y esto es exactamente lo que hizo el equipo de investigación, creando una batería de ion‑sodio de ultra alta densidad de energía.

Batería de ion‑sodio TAQ

¿Por qué sodio?

La razón por la que los investigadores eligieron el sodio para el siguiente paso de su investigación es lo abundante que es el material.

“Siempre es mejor tener una cartera diversificada para estos materiales. El sodio está literalmente en todas partes. Para nosotros, buscar baterías fabricadas con recursos realmente abundantes como la materia orgánica y el agua de mar está entre nuestros mayores sueños de investigación.

Estar en la primera línea del desarrollo de un cátodo o batería de ion‑sodio verdaderamente sostenible y rentable es realmente emocionante.”

Mircea Dincă – Professor of Chemistry at MIT.

También hay una razón comercial, ya que este estudio, al igual que el estudio inicial de 2024 sobre TAQ, ha sido financiado por Automobili Lamborghini S.p.A. Materiales más baratos y tecnología de baterías que no dependen de una cadena de suministro dominada por China podrían ser una salvación para una industria automotriz europea algo rezagada, que está atrasada en cuanto a electrificación.

Adaptando el cátodo TAQ a baterías de sodio

Para que funcionara con sodio, los investigadores tuvieron que modificar su diseño para adaptarlo a los requisitos de las baterías de ion‑sodio.

Un desafío fue crear un electrodo homogéneo que contuviera tanto TAQ como carbono.

“El aglutinante que elegimos, los nanotubos de carbono, facilita la mezcla de cristales de TAQ y partículas de negro de carbono, lo que lleva a un electrodo homogéneo. Los nanotubos de carbono envuelven estrechamente los cristales de TAQ y los interconectan.

Ambos factores promueven el transporte de electrones dentro del bulk del electrodo, permitiendo una utilización del material activo de casi el 100 %, lo que conduce a una capacidad casi teórica máxima.”

Dr. Tianyang Chen – MIT Researcher

Fuente: Princeton University

Alto rendimiento

Esta capacidad extremadamente alta alcanzada en un prototipo podría convertirse rápidamente en baterías muy eficientes, especialmente en lo que respecta al tiempo de carga, una limitación habitual de los vehículos eléctricos y una queja de los consumidores.

“El uso de nanotubos de carbono mejora considerablemente el rendimiento de carga de la batería, lo que significa que la batería puede almacenar la misma cantidad de energía en un tiempo de carga mucho más corto, o puede almacenar mucha más energía en el mismo tiempo de carga.”

Dr. Tianyang Chen – MIT Researcher

Esto se logró manteniendo las ventajas del TAQ, a saber, estabilidad frente al aire y la humedad, larga vida útil, capacidad para soportar altas temperaturas y sostenibilidad ambiental.

El producto final tuvo una densidad de energía del cátodo de 472 Wh/kg de electrodo al cargar/descargar en 90 s y una potencia específica máxima de 31,6 kW/kg de electrodo.

Como referencia, esto está algo cercano a la densidad de los cátodos en capas comerciales basados en Ni/Co (≈ 740 Wh/kg‑cátodo) referenciados en una publicación científica de 2024.

Desarrollos futuros y potencial comercial

En general, es probable que las baterías de ion‑litio de alta gama y, posteriormente, las de estado sólido continúen dominando el mercado de vehículos eléctricos de alta gama.

Sin embargo, para segmentos más sensibles al precio, como los vehículos eléctricos de gama baja y media, camiones comerciales, almacenamiento de servicios públicos, etc., es probable que otros factores sean más importantes, como el costo total, la disponibilidad de recursos, la durabilidad, etc.

Esto podría poner un límite a la demanda de litio, ya que el sodio se está convirtiendo cada vez más en una alternativa viable, gracias a materiales de cátodo innovadores como el TAQ.

Otras mejoras también podrían contribuir, por ejemplo, eliminar la necesidad de un ánodo por completo (el otro extremo de la batería), como discutimos en julio de 2024 en “Anode-Free Sodium Solid-State Batteries Could Reduce Reliance on the ‘Lithium Triangle’”.

Fuente: University Of Chicago

Esto aún no se ha probado y probablemente requiera algunos ajustes, pero podemos imaginar fácilmente que a largo plazo la mayoría de los vehículos eléctricos y camiones comerciales no necesitarán baterías de alcance masivo de 1.000‑2.000 millas usando la mejor batería de litio de estado sólido posible.

En su lugar, una futura batería de sodio sin ánodo y con cátodo TAQ, quizá de estado sólido, quizá de ion‑sodio, será suficiente para alcanzar una capacidad de rango de 400‑600 millas a un mejor precio.

Además de la innovación química, el diseño estructural también puede mejorar las baterías, como la estructura de panal utilizada en la batería de “estado condensado” de CATL, el mayor productor de baterías del mundo. Tal vez esa idea también pueda aplicarse a baterías de ion‑sodio. (ver más información en “CATL (300750.SZ): The Battery Juggernaut“).

Invertir en tecnologías avanzadas de baterías

Las baterías están en el centro de la tendencia de electrificación, que a su vez es un esfuerzo multimillonario de varios billones de dólares que busca eliminar los combustibles fósiles de nuestras fuentes de energía.

Puedes invertir en empresas relacionadas con baterías a través de muchos corredores, y puedes encontrar aquí, en securities.io, nuestras recomendaciones de los mejores corredores en EE. UU., Canadá, Australia, el Reino Unido, así como en muchos otros países.

Si no estás interesado en seleccionar empresas específicas de baterías, también puedes considerar ETFs de baterías como Amplify Lithium & Battery Technology ETF (BATT), el Lithium & Battery Tech ETF (LIT) de Global X, o el WisdomTree Battery Solutions UCITS ETF, que ofrecerán una exposición más diversificada para capitalizar el crecimiento de la industria de baterías.

Empresa de cátodos orgánicos

Volkswagen AG

La investigación del Prof. Mircea Dincă sobre el cátodo TAQ, tanto en 2024 (ion‑litio) como en 2025 (ion‑sodio), fue financiada por Automobili Lamborghini S.p.A., una subsidiaria de Audi, que a su vez pertenece al Grupo Volkswagen.

Se ha presentado una solicitud de patente para la tecnología del cátodo orgánico.

El fabricante automotriz alemán es el segundo mayor productor de automóviles del mundo, solo detrás de Toyota. La empresa estuvo, durante un tiempo, rezagada en la tecnología de vehículos eléctricos, pero ha trabajado arduamente para ponerse al día, notablemente con la serie de autos ID y varios modelos híbridos.

Fuente: Volkswagen

La colaboración con los investigadores del MIT es solo una entre muchas, con otras asociaciones sobre vehículos eléctricos que incluyen:

• Una inversión de 700 millones de dólares en la empresa china Xpeng para impulsar las ventas de vehículos eléctricos en China.
• Una asociación con SAIC Motor de China para suministrar plataformas de vehículos eléctricos a Volkswagen.
• Una asociación con Jetta Motor para adquirir tecnología de vehículos eléctricos.
• Una asociación de 492 M$ con Magna para revitalizar la icónica marca Scout como vehículo eléctrico.

Scout cars – Fuente: Volkswagen

Con sus ambiciosos planes respecto a los vehículos eléctricos y el acceso a tecnología avanzada de EV de empresas chinas líderes, Volkswagen está en una buena posición para observar la tecnología patentada del cátodo orgánico del MIT y trabajar en su despliegue a gran escala en sus futuros vehículos eléctricos.

Sin embargo, podría, mientras tanto, centrarse primero en los híbridos y mantener los autos con motor de combustión interna más tiempo de lo planeado inicialmente para “mantener la flexibilidad”.

Puedes leer más sobre Volkswagen y su estrategia de vehículos eléctricos, incluyendo la solución de sus problemas de software mediante un acuerdo con Rivian, y la unificación de la arquitectura de EV en todo el Grupo Volkswagen y sus marcas en “Volkswagen Closing German Factory? What’s Next for the Troubled Automaker?”.

Referencia del estudio:

^{1. Chen, T., Wang, J., Tan, B., Zhang, K. J., Banda, H., Zhang, Y., Kim, D.-H., & Dincă, M. (2025). High-energy, high-power sodium-ion batteries from a layered organic cathode. Journal of the American Chemical Society, 147(7), 6181–6192. https://doi.org/10.1021/jacs.4c17713}