[Análisis de SMM] Blanco de Prusia: un material de nicho pero extraordinario. ¿Cómo mantiene su competitividad con un bajo costo?

Noticias de SMM el 18 de junio:

Impulsadas por el objetivo de la neutralidad de carbono, las baterías de ion sodio han surgido en los campos del almacenamiento de energía y las aplicaciones de arranque y parada debido a sus abundantes recursos y bajo costo. Entre las tres principales rutas de cátodo para las baterías de ion sodio, la ruta de Prusia está ganando atención gradualmente. Actualmente, los materiales de Prusia se dividen en azul de Prusia y blanco de Prusia. La principal razón de la diferencia de color entre los dos cátodos radica en el agua cristalina. El blanco de Prusia requiere una mayor deshidratación basada en el azul de Prusia, lo que necesita un control preciso del agua cristalina.

I. Características y principio de funcionamiento del blanco de Prusia

El blanco de Prusia, conocido químicamente como cianuro de hierro y sodio, posee una estructura única de marco abierto. Esta estructura proporciona un canal de transmisión espacioso y de baja resistencia para los iones de sodio, permitiendo una rápida intercalación y desintercalación durante la carga y descarga, y otorgando a la batería un excelente rendimiento de tasa, es decir, la capacidad de cargar y descargar rápidamente a altas corrientes. Mientras tanto, sus elementos constitutivos, hierro y sodio, están ampliamente disponibles y son rentables, sentando las bases económicas para la comercialización a gran escala de las baterías de ion sodio.

II. Ventajas de rendimiento

(I) Alta capacidad específica

La capacidad específica teórica del blanco de Prusia alcanza los 155 mAh/g. En aplicaciones prácticas, mediante la optimización tecnológica, la capacidad específica de sus materiales producidos en masa puede alcanzar alrededor de 155 mAh/g. Las baterías de blanco de Prusia tienen una densidad de energía relativamente alta, lo que prolonga la vida útil de la batería y cumple con los altos requisitos de densidad de energía de las centrales eléctricas de almacenamiento de energía de larga duración (LDES).

(II) Alta estabilidad de ciclo

Gracias a su estructura estable, el blanco de Prusia puede mantener un buen rendimiento después de múltiples ciclos de carga y descarga. Según los materiales relevantes, cuando se cicla a una tasa de 1C, su tasa de retención de capacidad es ≥90%, lo que garantiza una larga vida útil de la batería, reduce los costos de reemplazo y mejora la economía y la fiabilidad del sistema. Esta ventaja es particularmente evidente en escenarios de almacenamiento de energía con ciclos de carga y descarga frecuentes.

(III) Amplia adaptabilidad a la temperatura

El blanco de Prusia mantiene un rendimiento estable dentro del rango de temperatura de -20℃ a 60℃, sin degradación significativa. Puede adaptarse a las diferencias de temperatura en diferentes regiones y a los cambios en las temperaturas ambientales sin necesidad de un sistema complejo de gestión térmica. Ya sea en los fríos inviernos del norte o en los calurosos veranos del sur de China, las baterías de blanco de Prusia pueden seguir funcionando normalmente, lo que reduce los costes del sistema y las dificultades de mantenimiento.

(IV) Alta seguridad

El blanco de Prusia presenta una excelente estabilidad térmica, lo que lo hace menos propenso a sufrir un escape térmico debido al sobrecalentamiento. Sus propiedades químicas son estables y es difícil que reaccione violentamente con los electrolitos, lo que reduce fundamentalmente el riesgo de combustión y explosión de la batería, proporcionando una barrera de seguridad para el uso de la batería. Su alta seguridad es especialmente valiosa en instalaciones de almacenamiento de energía y en vehículos eléctricos en zonas densamente pobladas.

III. Avances tecnológicos y progreso en la industrialización

Actualmente, todavía hay relativamente pocas empresas nacionales que producen blanco de Prusia. Wenzhou Sodium New Energy Technology Co., Ltd. ha logrado resultados notables en la I+D del blanco de Prusia. La empresa ha optimizado la tecnología de preparación del blanco de Prusia monocristalino, superando el desafío del control preciso del agua cristalina, logrando un control preciso del contenido de agua cristalina, mejorando la cristalinidad y pureza del material y mejorando el rendimiento electroquímico. Actualmente, la línea de producción de la empresa, con una capacidad anual de 1.200 toneladas de blanco de Prusia, comenzó a funcionar en octubre de 2024. La planificación de una capacidad de 10.000 toneladas avanza de manera constante. Aprovechando la experiencia de su línea piloto de 100 toneladas, el proceso de producción de la empresa se ha simplificado, los costes son controlables y el rendimiento de seguridad es excelente. Se ha convertido en un actor destacado en el ecosistema de la industria de las baterías de ion sodio, formando asociaciones estratégicas con varias empresas de primer nivel para ayudar a los clientes de celdas de baterías a desarrollar baterías de ion sodio de alto rendimiento. Sus productos se aplican ampliamente en campos como los vehículos de dos/tres ruedas, los vehículos de cuatro ruedas de baja velocidad, las fuentes de alimentación de arranque y parada para automóviles/motocicletas, los sistemas de almacenamiento de energía y las fuentes de alimentación especiales, impulsando el desarrollo de la industria de las energías renovables y la transición hacia prácticas verdes y bajas en carbono.

IV. Perspectivas de aplicación

El blanco de Prusia tiene amplias perspectivas de aplicación en diversos campos. En los sistemas de almacenamiento de energía, su alta estabilidad de ciclo y amplia adaptabilidad a la temperatura garantizan el funcionamiento estable a largo plazo de las centrales eléctricas de almacenamiento de energía (ESS), reduciendo los costes de mantenimiento y reemplazo. En el campo de los sistemas de arranque-parada, sus ventajas de rendimiento pueden optimizar el rendimiento de la batería, permitiendo una alta tasa de descarga (C-rate) y una larga vida útil para las fuentes de alimentación de arranque-parada. En el futuro, con los avances tecnológicos y las expansiones de capacidad, se espera que el blanco de Prusia se convierta en uno de los materiales de cátodo importantes, impulsando el vigoroso desarrollo de la industria de las baterías de ion sodio y contribuyendo a la transición energética global.

Como material de cátodo para baterías de ion sodio, el blanco de Prusia ha surgido en el sector de las energías renovables debido a sus ventajas, como una alta capacidad específica y una alta estabilidad de ciclo. Con los avances tecnológicos y el avance de la industrialización, sus perspectivas de aplicación se ampliarán aún más, contribuyendo a la realización de prácticas verdes y bajas en carbono y al desarrollo energético sostenible.

Equipo de Investigación de Nueva Energía de SMM

Wang Cong 021-51666838

Ma Rui 021-51595780

Feng Disheng 021-51666714

Lü Yanlin 021-20707875