Subscribe Us

MOTOR: Lo próximo en baterías eléctricas

Las baterías de los coches eléctricos son el componente clave para conseguir que éstos sean más atractivos e interesantes, y puedan, por tanto, llegar a popularizarse: de ellas dependen la autonomía, precio, velocidad de recarga y vida útil del vehículo, aspectos fundamentales que frenan todavía a muchos usuarios.

Gracias al importante salto tecnológico (plomo-ácido o níquel-hierro, hasta las actuales de iones de litio) que han dado las baterías en los últimos años, cada vez más fabricantes de automóviles se han animado a desarrollar nuevos modelos de coches eléctricos, con promesas bastante atractivas para los próximos 4 años, con autonomías homologadas NEDC que se moverán entre los 400 y los 600 km.


El futuro inmediato: níquel y cobalto
Por ser la química de celdas de batería con mayor densidad energética, actualmente todos los coches eléctricos que se comercializan recurren a baterías de iones de litio con electrolito líquido, esto es: el material que se encuentra entre el cátodo (electrodo negativo) y el ánodo (electrodo positivo), y que permite la transferencia de electrones, es una solución líquida.

Dentro de las baterías de iones de litio hay a su vez diferentes subtipos de estas, con pequeñas diferencias químicas, al emplear diferentes elementos en el cátodo y el ánodo, o diferentes proporciones entre estos.

El salto más importante que estamos viviendo ahora mismo es lograr autonomías de hasta 400 a 500 km. Esto se está logrando gracias al empleo de nuevas celdas de batería de iones de litio con níquel y cobalto (aunque también ha ayudado una distribución de las celdas y componentes internos de la batería más compacta, que aprovecha mejor el volumen del paquete de batería).

Normalmente se emplean ánodos de grafito, o grafito y silicio, y cátodos de litio, níquel, cobalto y aluminio, por ejemplo Panasonic, para Tesla, o de litio, níquel, manganeso y cobalto, por ejemplo LG Chem, para Renault, Chevrolet, Opel, Volkswagen y otros fabricantes.

Estas últimas tienen además la ventaja de que tienen también una mayor vida útil (aproximadamente el doble) que las batería de iones de litio "antiguas", mientras que mantienen o mejoran ligeramente la velocidad de recarga y apenas aumentan el peso de la batería (algo menos de un 10 %). Eso sí, son algo más caras, aunque el impacto en el precio final de venta del coche se quede entre un 5 y un 10 % aproximadamente.

Hemos pasado por tanto de una densidad energética de algo más de 250 Wh/l (y una energía específica de unos 100 Wh/kg) de las primeras baterías de iones de litio, hasta aproximadamente entre 400 Wh/l (180 Wh/kg) y 650 Wh/l (250 Wh/kg) imprescindible para alcanzar los 500 km homologados NEDC (unos 375 km WLTP).


Y a partir de aquí, ¿qué?
Las baterías de iones de litio con níquel y cobalto todavía tienen varios años de recorrido, entre otras cosas porque es necesario que bajen de precio de manera importante para que además de autonomía medianamente digna, podamos hablar de coches eléctricos de precio asequible. Esto tardará algo en llegar, ya veremos exactamente cuánto, pues hay quien habla del año 2030, y otros hablan de 2023, pero en principio llegar, debería llegar.

A partir de aquí entramos en el terreno de las baterías todavía en fase de investigación o experimentación en laboratorio, por lo que debemos ser prudentes y entender que son baterías que tal vez lleguen a comercializarse o tal vez no, y tampoco puede afirmarse una fecha exacta para su llegada.

Un nuevo tipo de batería de litio sería la de litio y azufre. Sigue empleando electrólito líquido, y su energía específica podría superar los 350 Wh/kg. El pequeño problema es que tienen que utilizar también grafeno, una estructura de carbono que, pese a alguna que otra ilusionante promesa (finalmente de dudosa realidad), todavía es complicada de producir a gran escala y bajo coste.

Otra importante evolución de las baterías de litio sería pasar de los iones de litio al litio metal, protegido contra la corrosión. Así se promete por ejemplo hasta triplicar la capacidad de las baterías de litio básicas (aunque volvemos a depender del grafeno). Quizás la propuesta más seria sea Licerion de Sion Power, con baterías de hasta 700 Wh/l de densidad energética (400 Wh/kg de energía específica).

Con tecnología disponible en 2016, en el mismo volumen del paquete de batería del Nissan LEAF caben 60 kWh (que inicialmente en 2010 tenía tan solo 24 kWh de capacidad, y 175 km de autonomía NEDC)

Cambiar el electrólito líquido por uno sólido
Otra apuesta muy seria, aunque todavía tengamos que esperar algunos años para verla comercializada, son las baterías de estado sólido, un paso más allá de las baterías de litio metal. Aquí tanto Samsung como LG Chem están muy cerca de conseguirlo: primero parece que llegarían para dispositivos electrónicos móviles (alrededor de 2020, dicen), y más adelante para vehículos eléctricos (alrededor de 2025). En estas baterías la clave es que en lugar de un electrólito líquido entre el cátodo y el ánodo, se emplea un electrólito sólido (y ya no hay problema de corrosión, ni tampoco se necesitan separadores). BOSCH también anda detrás de este tipo de batería.

Todo son ventajas con esta nueva celda y podría ser la protagonista de la próxima década: casi duplica la densidad energética de una batería de iones de litio actual (aproximadamente 1.200 Wh/l), no se calienta tanto, el riesgo de incendio es casi cero, se recarga más rápido (teóricamente 6 veces más rápido) y su vida útil es mayor. Esto quiere decir que nos iríamos a coches eléctricos de tamaño medio y precio más o menos asequible con más de 650 km de autonomía real .

En esta misma línea tenemos la batería de estado sólido, con un electrólito cristalizado y sodio metal, en lugar de litio metal, siendo más barata y teniendo incluso mayor capacidad. Se podrían alcanzar los 650 Wh/kg de energía específica. Esto permite cambiar de material base (ya no sería litio), y se evitarían sobre-demandas o problemas de suministro.


Una ventaja adicional en las baterías de estado sólido de sodio es que además pueden funcionar con apenas pérdidas de capacidad de carga a temperatura ambiente muy baja. Esto soluciona un problema de los coches eléctricos actuales, en los cuales con temperaturas muy bajas la autonomía puede disminuir en casos extremos hasta tan solo la mitad de la autonomía teórica homologada.

Fuente: www.xataka.com

Publicar un comentario

0 Comentarios