Línea de producción de molienda y secado para NVP

La producción en masa de baterías de iones de sodio desata la carrera por el material catódico polianiónico

En enero de 2026, CATL lanzó oficialmente una nueva batería de iones de sodio diseñada para la producción en serie, lo que supuso una nueva etapa en la comercialización de la tecnología de las baterías de iones de sodio. Con el lanzamiento de la versión para bajas temperaturas de su batería de iones de sodio “Tianxing II Light Commercial”, estas baterías pueden conservar más del 92% de su capacidad disponible a −20 °C, lo que soluciona la pérdida de autonomía que sufren los vehículos de nueva energía en regiones frías. La producción en serie está prevista para julio de 2026. El despliegue a gran escala de las baterías de iones de sodio no solo proporciona soluciones energéticas de bajo coste y alta seguridad para el almacenamiento de energía, los vehículos comerciales ligeros y los turismos, sino que también acelera la competencia tecnológica y la expansión de la capacidad en el sector de los materiales catódicos, situado en la fase inicial de la cadena de suministro. Entre los tres principales sistemas de materiales catódicos de iones de sodio —óxidos en capas, análogos del azul de Prusia y compuestos polianiónicos—, los materiales polianiónicos se están convirtiendo en un punto central para la industrialización debido a sus estructuras estables, su alta seguridad y su larga vida útil. El fluorofosfato de sodio y vanadio (Na₃V₂(PO₄)₂F₃, NVPF), un material catódico polianiónico representativo, muestra un gran potencial de comercialización.

Demanda del mercado y tendencias de desarrollo del material catódico polianiónico NVPF

A medida que avanza la estrategia de «doble carbono» de China y crecen rápidamente los sectores del almacenamiento de energía y los vehículos eléctricos, los materiales para baterías deben cumplir requisitos cada vez más estrictos en materia de coste, sostenibilidad de los recursos y seguridad. Los recursos de sodio son abundantes y están ampliamente distribuidos, y su coste es inferior al del litio, lo que convierte a las baterías de iones de sodio en un sólido complemento y una alternativa a las baterías de iones de litio. Entre los materiales catódicos, los compuestos polianiónicos han suscitado un gran interés debido a sus estructuras tridimensionales estables, sus altos voltajes de funcionamiento y su excelente estabilidad térmica.

Como compuesto polianiónico de tipo NASICON, el NVPF presenta canales abiertos de difusión de iones de sodio, una tensión de funcionamiento media de 3,8 V y una densidad energética teórica de 507 Wh/kg, lo que se aproxima al nivel de las baterías LFP comerciales. Su distintiva estructura de microesferas de núcleo-cubierta combina vías de transporte de iones a escala nanométrica con dimensiones generales a escala micrométrica que permiten una alta densidad de compactación, lo que mejora la densidad energética volumétrica al tiempo que mantiene un elevado rendimiento en condiciones de alta corriente y estabilidad cíclica. A medida que empresas como CATL, HiNa Battery y Natrium New Energy van revelando progresivamente la capacidad de las baterías de iones de sodio, se espera que la demanda de NVPF como material catódico de alto rendimiento crezca rápidamente.

Procesos de producción actuales y retos

Los métodos actuales de preparación de NVPF incluyen principalmente la reacción en estado sólido, la síntesis sol-gel, la síntesis hidrotérmica y el secado por pulverización. El proceso convencional en estado sólido es sencillo, pero produce materiales con escasa homogeneidad y distribuciones de tamaño de partícula muy amplias. La síntesis sol-gel permite una mezcla a nivel molecular, pero implica procedimientos complejos, ciclos de procesamiento largos y una escalabilidad limitada. La síntesis hidrotérmica puede producir partículas a escala nanométrica, pero requiere equipos especializados, un control preciso del proceso y unos costes relativamente elevados.

A medida que avanza la industrialización, la producción de NVPF sigue enfrentándose a cuatro retos fundamentales:

1. Pérdida grave de flúor: El flúor tiende a volatilizarse durante la sinterización a alta temperatura, lo que genera fases de impurezas y reduce la tensión del material y su estabilidad cíclica.
2. Baja conductividad eléctrica: La estructura de fosfato es intrínsecamente aislante, lo que limita el rendimiento en cuanto a velocidad.
3. Control de la morfología difícil: Los procesos convencionales tienen dificultades para producir una estructura compuesta nano/micro uniforme, lo que afecta tanto a la densidad de compactación como al rendimiento electroquímico.
4. Escasa uniformidad entre lotes: Las fluctuaciones significativas en el proceso dan lugar a una baja reproducibilidad, lo que dificulta cumplir los requisitos de calidad propios del sector de la automoción.

Línea de producción inteligente de molienda, secado y calcinación de NVPF

Para hacer frente a estos retos del sector, Longxin Smart ha aprovechado su amplia experiencia en equipos para materiales de nuevas energías con el fin de desarrollar una línea de producción inteligente para la molienda, el secado y la calcinación de NVPF. Mediante la integración de la nanomolienda en húmedo, el secado por pulverización neumática y la calcinación en atmósfera controlada, la línea permite una producción integrada, automatizada e inteligente, desde las materias primas hasta el material catódico acabado, lo que ofrece una solución completa para la fabricación escalable y de alto rendimiento de NVPF.

1. Molino de nanoesferas de alto caudal de WSP: dispersión y mezcla en nanoescala en medio húmedo

Mediante un proceso eficiente de molienda en húmedo, las fuentes de carbono —como el ácido oxálico y el ácido cítrico—, las fuentes de fósforo —como el dihidrogenofosfato de amonio—, las fuentes de sodio —como el carbonato de sodio— y las fuentes de vanadio —como el pentóxido de vanadio— se dispersan y mezclan a escala nanométrica en agua desionizada. Mediante el control del tiempo de molienda, el tamaño de los medios de molienda y la velocidad de rotación, el sistema logra un refinamiento uniforme de las partículas y la activación de la superficie, favorece las reacciones de reducción y complejación del vanadio, y produce una suspensión de precursor altamente homogénea para el secado por pulverización y la sinterización a alta temperatura.

2. Secador por pulverización neumática: diseño de una estructura micro-nano

La suspensión precursora se atomiza a alta velocidad en una torre de secado, donde entra en contacto inmediato con aire caliente para su secado y granulación rápidos. El control preciso de la temperatura del aire de salida (110-130 °C), la velocidad de alimentación, la presión de atomización y otros parámetros permite la producción de microesferas huecas con un tamaño de partícula uniforme y un espesor de capa controlable. Esta estructura combina una capa a escala nanométrica —que acorta las vías de difusión iónica— con un diámetro total a escala micrométrica que permite una alta densidad de compactación, optimizando tanto la densidad aparente como la actividad electroquímica.

3. Horno rotativo de calcinación con protección atmosférica: control preciso del flúor y recubrimiento de carbono

El proceso utiliza una calcinación rotativa dinámica en una atmósfera inerte de nitrógeno o argón. El polvo precursor se mezcla uniformemente con una fuente de flúor, como el PTFE o el PVDF, y a continuación se calcina siguiendo un perfil de temperatura programado entre 450 y 700 °C. El diseño rotativo garantiza un calentamiento uniforme y una reacción completa, lo que reduce eficazmente la pérdida de flúor y favorece una incorporación estable del mismo. Al mismo tiempo, la fuente de flúor orgánico se descompone a alta temperatura para formar un recubrimiento de carbono uniforme, lo que mejora la conductividad eléctrica del material, su rendimiento en cuanto a velocidad y su estabilidad cíclica.

Ventajas de rendimiento: estructura micro-nano, alta densidad de compactación y alta consistencia

Los materiales catódicos NVPF fabricados en la línea de producción de Longxin Smart ofrecen las siguientes ventajas:

1. Estructura optimizada: Las microesferas uniformes de tipo «núcleo-cubierta», de tamaño micrométrico, combinan rutas cortas de difusión iónica con una alta densidad de compactación.
2. Excelente rendimiento electroquímico: Este material ofrece una elevada capacidad de descarga inicial a 1 C y un rendimiento estable a 10 C, lo que le confiere una excelente capacidad de descarga rápida.
3. Control preciso del flúor: La eliminación eficaz de las fases de impurezas mejora la pureza del material y la estabilidad durante los ciclos.
4. Alta consistencia: El control automatizado de todo el proceso y la trazabilidad de los parámetros del mismo minimizan la variación entre lotes y facilitan la producción a gran escala.
5. Costes controlables: La alta tasa de aprovechamiento de las materias primas y el consumo energético optimizado permiten obtener unos resultados económicos favorables.

Avances técnicos en el secador por pulverización neumático de nueva generación de Longxin Smart

Partiendo de la tecnología convencional de secado por pulverización, el sistema de nueva generación de Longxin Smart integra un control inteligente de la temperatura, módulos de atomización multietapa y un sistema de monitorización en línea del tamaño de las partículas, lo que permite lograr las siguientes mejoras:

1. Mayor uniformidad en el secado: La distribución optimizada del flujo de aire evita el sobrecalentamiento localizado y el secado incompleto.
2. Distribución del tamaño de las partículas controlada con precisión: El tamaño de las partículas se puede personalizar desde el rango submicrométrico hasta varias decenas de micras.
3. Menor consumo energético: Un sistema integrado de recuperación de calor mejora la eficiencia energética.
4. Automatización integrada: El secador se integra a la perfección con los equipos situados antes y después de él, lo que permite una producción inteligente en toda la línea.

Superar los cuellos de botella del sector: impulsar la innovación y la industrialización de los materiales catódicos polianiónicos

La línea de producción de Longxin Smart no solo es compatible con el NVPF, sino que también puede ampliarse a otros materiales catódicos polianiónicos, como el pirofosfato de sodio y hierro, el fosfato de sodio y hierro compuesto y el sulfato de sodio y hierro. El diseño integrado de molienda, secado y calcinación crea una cadena de proceso cerrada, lo que acorta significativamente los ciclos de producción, mejora la uniformidad del producto y reduce los costes generales.

A medida que se acelera la industrialización de las baterías de iones de sodio, los materiales catódicos polianiónicos desempeñarán un papel importante en el almacenamiento de energía, los vehículos eléctricos ligeros y la energía de reserva para estaciones base. Longxin Smart impulsa el desarrollo de materiales mediante la innovación en equipos y apoya un desarrollo industrial de alta calidad a través de líneas de producción inteligentes, lo que refuerza la competitividad internacional de la industria china de baterías de iones de sodio.