La industria de los vehículos eléctricos se encuentra en un momento crucial de su historia, impulsada por la transición hacia una movilidad más sostenible. Los vehículos eléctricos (EVs) se posicionan como la alternativa viable a los automóviles de combustión interna, aunque a veces surgen dudas. Sin embargo, nadie cuestiona su mayor eficiencia y la eliminación de las emisiones.
Sin embargo, hay una parte que necesita aún desarrollo y mejoras si este tipo de coches quieren sustituir a los actuales, y esa parte es la batería.
Problemas de las baterías de iones de litio
Las baterías de iones de litio, la tecnología dominante actual, han sido fundamentales para el avance de los EVs. Sin embargo, presentan ciertas limitaciones que obstaculizan la adopción masiva de esta tecnología:
- Limitaciones de rango y tiempo de carga: la autonomía sigue siendo inferior a la de los vehículos de combustión interna, lo que genera ansiedad de rango entre los usuarios. Además, los tiempos de carga pueden ser prolongados, lo que afecta que sean coches prácticos para muchos usuarios que necesitan más inmediatez.
- Seguridad: la tecnología de iones de litio ha sido susceptible a incidentes de incendio y explosión, generando preocupaciones en torno a la seguridad de los usuarios. Aún más en caso de accidente, si se perforan las celdas.
- Impacto ambiental: la extracción y procesamiento de los materiales utilizados en las baterías, como el litio y el cobalto, generan un impacto ambiental considerable. Son coches de emisiones cero, pero lo que no te dicen es que ya han contaminado y dañado el medio antes de que comiencen a rodar…
- Coste: el alto costo de las baterías de iones de litio representa un obstáculo para la asequibilidad de los coches, limitando su acceso a un segmento más amplio de la población.
En vista de estas limitaciones, la búsqueda de alternativas a las baterías de iones de litio se ha convertido en un área de investigación y desarrollo activa. Y por ello se están desarrollando alternativas para el futuro, como:
- Baterías de estado sólido: (ver más información aquí)
- Baterías de sodio: utilizan sodio como material de ánodo, un elemento abundante y de bajo costo en comparación con el litio. Estas baterías ofrecen potencial para reducir significativamente el costo de las baterías, además de ser más sostenibles y amigables con el medio ambiente.
- Baterías de metal-aire: esta tecnología utiliza un metal como ánodo (litio, aluminio o zinc) y aire como cátodo. Las baterías de metal-aire tienen un enorme potencial en cuanto a densidad de energía, lo que podría traducirse en autonomías sin precedentes para los vehículos.
- Baterías de flujo: almacenan energía en soluciones líquidas, permitiendo una separación entre el almacenamiento y la entrega de energía. Esto ofrece la posibilidad de recargas rápidas y escalabilidad modular, adaptándose a las necesidades de cada usuario.
Además, también tenemos la tecnología de las celdas de hidrógeno y las de amoniaco, de las que ya hablamos…
El futuro de las baterías de coches
Por otro lado, además de las anteriores tecnologías de baterías, también hay dos en las que muchos investigadores están poniendo su mirada, como son los supercondensadores y las baterías de grafeno:
- Supercondensadores: una de las ventajas que tienen sobre las baterías es que ofrecen potencia instantánea y alta capacidad de descarga. Los supercondensadores, también conocidos como ultracondensadores, son dispositivos de almacenamiento de energía que combinan las características de los condensadores tradicionales con las de las baterías, aunque tienen costes muy altos y su densidad de carga no es muy buena, pero ofrecen una serie de ventajas sobre las baterías de iones de litio, particularmente en términos de potencia y velocidad de carga/descarga:
- Alta potencia: los supercondensadores pueden entregar y absorber energía eléctrica a velocidades extremas, lo que los convierte en ideales para aplicaciones que requieren ráfagas de potencia instantánea, como la aceleración rápida o la frenada regenerativa.
- Carga y descarga rápidas: se pueden cargar y descargar en segundos o minutos, lo que permite una recarga rápida y eficiente de los EVs.
- Larga vida útil: también tienen una vida útil significativamente más larga que las baterías de iones de litio, pudiendo soportar miles de ciclos de carga/descarga sin degradarse significativamente.
- Amplio rango de temperatura: funcionan en un amplio rango de temperaturas, desde temperaturas muy bajas hasta altas temperaturas, lo que los hace adecuados para una variedad de condiciones climáticas.
- Baterías de grafeno: además de las ventajas de los supercondensadores, también hay que ofrecer una alta densidad de carga y mayor seguridad. Las baterías de grafeno son una tecnología en desarrollo que utiliza grafeno, un material con propiedades excepcionales, como alta conductividad eléctrica y mecánica, gran área superficial y alta estabilidad química. No obstante, la producción de estas láminas de carbono de un solo átomo de espesor no se ha conseguido producir aún de forma barata y en grandes cantidades, lo que limita su uso. A pesar de eso, hay que destacar:
- Mayor densidad de energía: las baterías de grafeno podrían almacenar hasta 10 veces más energía por unidad de masa que las baterías de iones de litio, lo que se traduce en una mayor autonomía para los coches eléctricos.
- Tiempos de carga más rápidos: podrían cargarse en cuestión de minutos, incluso en segundos, eliminando la ansiedad de rango que enfrentan los usuarios de EVs.
- Mayor vida útil: se espera que las baterías de grafeno tengan una vida útil significativamente más larga que las baterías de iones de litio, pudiendo durar más de una década.
- Seguridad mejorada: son intrínsecamente más seguras que las de iones de litio, ya que no son propensas a incendios o explosiones.
Estas dos tecnologías de almacenamiento de energía eléctrica no solo son alternativas, también pueden ser complementarias. La combinación de supercondensadores y baterías de grafeno en un sistema de almacenamiento de energía híbrido con un enorme potencial:
- Potencia instantánea y alta capacidad de descarga: en un sistema híbrido o combinado, los supercondensadores proporcionarían potencia instantánea para la aceleración y la frenada regenerativa, mientras que las baterías de grafeno almacenarían energía para el funcionamiento normal del vehículo.
- Carga y descarga rápida: los supercondensadores permitirían una recarga rápida de la batería de grafeno, reduciendo significativamente el tiempo de carga total del coche eléctrico.
- Mayor autonomía y eficiencia: la combinación de alta densidad de energía de las baterías de grafeno y la rápida descarga de los supercondensadores podría traducirse en una mayor autonomía y eficiencia.
- Mayor vida útil y seguridad: ambas tecnologías podría extender la vida útil del sistema de almacenamiento de energía y mejorar la seguridad general del vehículo eléctrico.
La verdad es que hay muchas tecnologías en desarrollo, y más que vendrán, pero el coche eléctrico sigue generando dudas…