El futuro de las baterías de los vehículos eléctricos: ¿Qué viene ahora?

Descripción

A medida que se generalizan los vehículos eléctricos (VE), crece la demanda de baterías mejores, de carga más rápida y más duraderas. Investigadores y fabricantes trabajan en tecnologías de baterías de nueva generación para mejorar el rendimiento, la seguridad y la sostenibilidad. Esto es lo que está por venir en el mundo de las baterías para vehículos eléctricos.

1. Baterías de estado sólido

Las baterías deestado sólido sustituyen el electrolito líquido de las baterías tradicionales de iones de litio por un material sólido, lo que mejora la seguridad y la densidad energética. Entre sus ventajas se incluyen:

• Mayor densidad energética: Más potencia en una batería más pequeña y ligera.
• Carga más rápida: Posibilidad de carga en minutos en lugar de horas.
• Mayor vida útil: Menor degradación con el paso del tiempo.
  Los principales fabricantes de automóviles, como Toyota y BMW, están invirtiendo mucho en la tecnología de estado sólido, cuya producción en masa está prevista para finales de la década de 2020.

2. Mejoras en las baterías de litio-hierro-fosfato (LFP)

Los avances en la química de las bateríasde litio-hierro-fosfato (LFP) están aumentando su densidad energética, lo que las hace más competitivas frente a las baterías tradicionales de iones de litio, al tiempo que resultan más seguras y duraderas.

3. Baterías de iones de sodio

Las baterías de iones de sodio utilizan abundante sodio en lugar de litio, lo que reduce la dependencia de materias primas escasas. Ofrecen:

• Menores costes: No necesitan el costoso litio o cobalto.
• Mejor rendimiento en climas fríos: Más estables a bajas temperaturas.
  Aunque su densidad energética es inferior a la del ión-litio, empresas como CATL y BYD están trabajando en su comercialización para vehículos eléctricos básicos y almacenamiento en red.

4. Soluciones de carga ultrarrápida

Los nuevos diseños de baterías, incluida la tecnología de ánodos de silicio, prometen tiempos de carga ultrarrápidos que reducirán la duración de la recarga a menos de 10 minutos, lo que hará que la recarga de los vehículos eléctricos sea tan cómoda como la de los coches de gas.

5. Baterías más duraderas y reciclables

El reciclaje de baterías y las aplicaciones de segunda vida se están convirtiendo en prioridades para reducir el impacto medioambiental. Las baterías de los futuros vehículos eléctricos se diseñarán para facilitar su reciclaje, y empresas como Redwood Materials y Tesla se centrarán en cadenas de suministro de baterías sostenibles.

6. Carga inalámbrica e inteligente

Se espera que la carga inalámbrica de los vehículos eléctricos y la tecnología V2G (vehicle-to-grid) mejoren la comodidad y la eficiencia de la red, permitiendo a los vehículos eléctricos suministrar energía a hogares y ciudades.

Baterías de iones de litio (Li-ion)

Lasbaterías de iones de litio dominan actualmente el mercado de los vehículos eléctricos por su alta densidad energética, su ligereza relativa y sus elevados ciclos de vida. Las baterías funcionan mediante el intercambio de iones de litio del cátodo al ánodo, generando energía eléctrica crucial para propulsar un vehículo. Las baterías de iones de litio tienen varias ventajas, como la carga rápida, el alto rendimiento y una mayor autonomía por carga, lo que las convierte en el nuevo estándar para los fabricantes de automóviles de todo el mundo.

Pero la propia tecnología de iones de litio se ve amenazada por la preocupación por la seguridad, la regulación térmica y la restricción de recursos. Los procesos de fabricación del litio consumen muchos recursos, y el calor y los riesgos de las baterías siguen siendo algunas de las principales preocupaciones que llevan a investigar tecnologías alternativas.

Baterías de níquel-hidruro metálico (NiMH)

Las baterías de NiMH fueron muy prometedoras durante los primeros años de desarrollo de los vehículos eléctricos, principalmente por su probada fiabilidad y su menor coste de fabricación. Las baterías de NiMH funcionan con el mecanismo de almacenamiento de hidrógeno en aleaciones de hidruro metálico y presentan ventajas como mejores perfiles de seguridad en comparación con las de Li-ion, menor riesgo de sobrecalentamiento y requisitos de gestión térmica más sencillos.

Pero las baterías de NiMH son mucho menos densas energéticamente y más pesadas, por lo que su autonomía es menor. Aunque se mantienen en los vehículos híbridos, las baterías de NiMH están siendo sustituidas cada vez más en el mercado por las mejores tecnologías de Li-ion y las más recientes de estado sólido, que ofrecen características de rendimiento mucho mejores.

Baterías de estado sólido

Las baterías de estado sólido suelen considerarse el futuro de la tecnología de baterías para vehículos eléctricos. En comparación con las baterías de iones de litio que utilizan electrolitos líquidos, las baterías de estado sólido utilizan electrolitos sólidos, lo que mejora significativamente la seguridad al disminuir la inflamabilidad y el derrame de electrolitos líquidos. Proporcionan mayores densidades de energía, lo que permite ampliar la autonomía, acelerar la carga y mejorar la estabilidad térmica.

Los principales fabricantes de automóviles ya están invirtiendo mucho en el desarrollo de baterías de estado sólido, con la expectativa de que estén disponibles en el mercado de masas en la próxima década. Sin embargo, hay retos que superar, como la escalabilidad, la complejidad de fabricación y los elevados costes iniciales de producción. La investigación continúa con el objetivo de superar estos retos para hacer de las baterías de estado sólido una alternativa competitiva a la tecnología de baterías existente.

Preguntas más frecuentes

¿Por qué las pilas de estado sólido son más seguras que las de iones de litio?

Las pilas de estado sólido utilizan electrolitos sólidos, lo que reduce los riesgos asociados a los electrolitos líquidos inflamables de las pilas de iones de litio y mejora significativamente la seguridad general.

¿Siguen siendo importantes las pilas de níquel-hidruro metálico para los vehículos eléctricos?

Las baterías de NiMH siguen siendo importantes para los vehículos eléctricos híbridos por su bajo coste y su seguridad fiable, aunque son menos comunes en los vehículos totalmente eléctricos debido a su menor densidad energética.

¿Sustituirán por completo las baterías de iones de litio a las de estado sólido?

Aunque las baterías de estado sólido tienen un gran potencial, su sustitución completa dependerá de que se superen las actuales complejidades de fabricación, los problemas de escalabilidad y los costes de producción.

¿Cuáles son las ventajas medioambientales de abandonar las baterías de iones de litio?

La transición a las baterías de estado sólido u otras alternativas podría reducir el impacto ambiental de la extracción de litio, como la escasez de agua, la contaminación y la alteración del paisaje.

¿Cuándo serán comercialmente viables las baterías de estado sólido para los vehículos eléctricos?

Se espera que las baterías de estado sólido alcancen la viabilidad comercial en la próxima década, y numerosos fabricantes prevén una introducción significativa en el mercado para 2030.