Todos sabemos que el mayor hándicap, hoy en día, de cualquier vehículo eléctrico son las baterías. Se me ocurre comenzar este artículo con una pregunta. ¿Qué les pediríamos a los fabricantes de éstas para nuestras motos eléctricas? Estoy seguro que todos estaremos pensando en lo mismo, nos gustaría mayor autonomía, mayor rapidez de carga, menor volumen y peso, mayor durabilidad y menor riesgo de incendio. Sin olvidarnos de su precio. Pues bien, todas nuestras peticiones las veremos cumplidas en las futuras baterías de estado sólido de iones de litio.
Funcionamiento de las baterías ion litio.
Una batería convencional está compuesta de un ánodo, un cátodo, un electrolito y un separador. En las de ion litio, el ánodo generalmente es de grafito, el cátodo suele ser de óxido de litio-cobalto o bien de fosfato de litio y hierro. Ambos se sitúan en el interior de un recubrimiento de metal a modo de caja presurizada de seguridad. Dentro están sumergidos en un disolvente orgánico a modo de electrolito y separados por el separador, normalmente de plástico.
En el proceso de carga, los iones de litio fluyen desde el cátodo hacia el ánodo a través del electrolito y se depositan en el ánodo. Los electrones también circulan del cátodo al ánodo, pero a través del circuito exterior. Este proceso terminará cuando finalice el flujo de iones, quedando la batería cargada.
Durante la descarga, los iones de litio regresan a través del electrolito desde el ánodo hacia el cátodo. Los electrones se desplazan en la misma dirección por el circuito exterior, alimentando nuestra moto eléctrica. La batería se quedará sin carga cuando todos los iones hayan vuelto de nuevo al cátodo.
Las ventajas del electrolito sólido.
Las futuras baterías de estado sólido de iones de litio utilizan el mismo principio de funcionamiento, pero se diferencian en la composición del electrolito. Así como en las actuales, el electrolito es líquido, en la nueva generación será sólido. Además no se necesita separador entre ánodo y cátodo ni el recubrimiento metálico a modo de carcasa de seguridad.
Las ventajas funcionales con respecto a las actuales son todas:
- Densidad de almacenamiento energético, hasta tres veces más en el mismo volumen.
- La velocidad de carga, de hasta seis veces más rápido.
- Duración en ciclos de vida, hasta cinco veces más.
- Más seguras al minimizar el riesgo de incendio por calentamiento o accidente.
- Menos voluminosas y pesadas.
- Mayor rango de temperatura de funcionamiento.
A estas alturas nos estaremos preguntando, ¿para cuándo su implantación? Se habla de unos cinco años, pero hay controversia y diferencia de opiniones. Lo que sí está claro es que dependerá de la capacidad de producción y de su coste.
Para cuándo la producción en masa de las futuras baterías.
En el centro de investigación IMEC, en Bélgica, trabajan en una batería de metal de litio con electrolito sólido. Con una densidad de energía sin igual de 400 Wh/L, carga en la mitad de tiempo. El objetivo es alcanzar en 2024 los 1000Wh/L y un tiempo de carga dos o tres veces más rápido. Aseguran que la nueva tecnología no necesitaría grandes inversiones. La nueva línea piloto, que se encuentra en el Campus EnergyVille, y está configurada junto con la universidad de Hasselt, permite ya la fabricación de prototipos.
TeraWatt Technology, división de baterías de SF Motors (SERES), es una empresa que crea componentes y vehículos eléctricos con sede en Silicon Valley. Con un prototipo de batería en estado sólido, TERA 3.0, ha logrado alcanzar una densidad de potencia de 432 Wh/kg y 1.122 Wh/L funcionando a 4,5 Ah. Y con TERA 4.0, también en desarrollo para alcanzar los 500Wh/kg y> 1450Wh/L. Las primeras unidades se fabricarán en las mismas instalaciones que las baterías líquidas actuales. Estarán disponibles en 2021 de forma limitada a clientes seleccionados.
La batería de esta tecnología de KeraCel, usa cerámica monolítica sólida no inflamable como electrolito. La densidad de energía es de dos a cuatro veces mayor que las baterías basadas en iones de litio y el costo más barato. Esta batería se puede configurar de cualquier forma utilizando la tecnología de impresión 3D. Puede incluso sustituir incluso a piezas rígidas de cualquier vehículo imitando su forma. Por ejemplo, en nuestras motos eléctricas, el bastidor podría ser además, batería. En KeraCel aseguran estar ultimando su planta para su próxima producción en masa.
Como vemos, los fabricantes nos muestran ya sus avances en las futuras baterías de estado sólido. Aún existiendo otras investigaciones y tecnologías diferentes, parece ser que el próximo paso en la electrificación será este. ¿Cómo lo ves? Déjanos tu impresión!
