Baterías para VE: Una visión completa

Descripción

Los vehículos eléctricos (VE) son muy populares en la actualidad, impulsados por una mayor conciencia medioambiental y el desarrollo de tecnologías de baterías. Las baterías son su centro, componentes clave que determinan la autonomía, la eficiencia, el coste y la vida útil del vehículo.

En la actualidad, los VE funcionan con varias tecnologías de baterías, como las de iones de litio (Li-ion), las de níquel e hidruro metálico (NiMH) y las futuras baterías de estado sólido. Su diferencia es la razón por la que ciertas tecnologías dominan determinadas aplicaciones.

Baterías de iones de litio (Li-ion)

Las bateríasde iones de litioson las que dominan actualmente el sector de los vehículos eléctricos, debido a su alta densidad energética, su vida útil relativamente larga y sus buenas características de carga. Las baterías de iones de litio funcionan transfiriendo iones de litio del cátodo al ánodo durante la carga y viceversa durante la descarga, almacenando y liberando energía eléctrica. Entre los materiales catódicos más comunes se encuentran el óxido de litio, níquel, manganeso y cobalto (NMC) y el fosfato de litio y hierro (LFP), cada uno con distintas ventajas. Las baterías de iones de litio son pequeñas, ligeras y pueden proporcionar una autonomía de conducción de 200 a 400 millas por carga, y son las preferidas para los nuevos vehículos eléctricos, como el Modelo 3 de Tesla y el Nissan Leaf.

Las baterías de iones de litio también tienen sus propias limitaciones, que incluyen la inestabilidad térmica, y requieren sofisticados sistemas de refrigeración para gestionar el calor. Las baterías de iones de litio son difíciles de reciclar debido a su compleja composición química, lo que plantea problemas medioambientales a la hora de eliminarlas.

Pilas de níquel-hidruro metálico (NiMH)

Las bateríasde níquel-hidruro metálico fueron una de las primeras tecnologías comerciales utilizadas en vehículos eléctricos híbridos, con una amplia aplicación en la primera generación de vehículos Prius de Toyota. Las baterías de NiMH utilizan aleaciones que absorben hidrógeno en el electrodo negativo e hidróxido de óxido de níquel en el positivo. Sus principales ventajas son la durabilidad, un ciclo de vida largo y una mayor tolerancia al abuso en comparación con otras baterías.

En el lado negativo, las baterías de NiMH tienen menor densidad energética que las de iones de litio, por lo que resultan más pesadas y su autonomía es menor. También son propensas al efecto memoria, es decir, a la reducción de la capacidad de la batería causada por sucesivos ciclos de carga parcial, por lo que requieren descargas completas periódicas para recuperar toda su capacidad.

Baterías de estado sólido

Las bateríasde estado sólido son una prometedora tecnología de próxima generación para vehículos eléctricos. A diferencia de las baterías convencionales que utilizan electrolitos líquidos, las baterías de estado sólido utilizan electrolitos sólidos. Este cambio mejora la seguridad al eliminar los riesgos de incendio por fugas de electrolito líquido o desbordamiento térmico. Las baterías de estado sólido también pueden tener densidades de energía significativamente más altas, lo que permite una mayor autonomía y tiempos de carga más rápidos.

Fabricantes de automóviles como Toyota, Volkswagen y BMW han invertido mucho en el desarrollo de esta tecnología, con la esperanza de que las baterías de estado sólido mejoren sustancialmente el rendimiento de los vehículos eléctricos. Sin embargo, esta tecnología aún se encuentra en fase de desarrollo y los problemas relacionados con el coste de fabricación, la estabilidad del electrolito y la escalabilidad impiden actualmente su comercialización a gran escala.

Tabla de datos sobre beneficios y usos

La siguiente tabla resume los beneficios y usos prácticos de las tres tecnologías de baterías para vehículos eléctricos más destacadas:

Estos datos comparativos ponen de manifiesto por qué se prefieren actualmente las baterías de iones de litio, por qué las de NiMH siguen siendo relevantes para los híbridos y cómo las baterías de estado sólido podrían redefinir pronto los estándares de las baterías de los vehículos eléctricos. Para más información, consulte Stanford Advanced Materials (SAM).

Preguntas más frecuentes

¿Cuál es la vida útil de las baterías para vehículos eléctricos?

Las baterías de los vehículos eléctricos suelen durar entre 8 y 15 años, dependiendo de la tecnología, los patrones de uso y las prácticas de mantenimiento.

¿Pueden reciclarse las baterías de los VE?

Sí, las baterías de los VE, especialmente las de Li-ion, pueden reciclarse, aunque los procesos actuales son complejos y están en continua evolución.

¿Cuánto se tarda en cargar la batería de un VE?

Los tiempos típicos de carga de un VE oscilan entre 20 minutos (carga rápida) y varias horas (carga doméstica estándar), dependiendo de la capacidad de la batería y del tipo de cargador.

¿Se comercializan las baterías de estado sólido?

En la actualidad, las baterías de estado sólido siguen siendo experimentales y aún no están disponibles comercialmente, aunque se espera que se produzcan en masa en torno a 2027-2030.

¿Por qué se prefieren las baterías de iones de litio en la mayoría de los vehículos eléctricos?

Las baterías de iones de litio ofrecen una combinación ideal de densidad energética, rentabilidad y velocidad de carga, lo que las convierte en la opción preferida para los vehículos eléctricos actuales.