Las baterías electroquímicas en el futuro

En el post anterior vimos cómo funcionan los sistemas de almacenamiento eléctrico, en esta ocasión veremos cómo el avance tecnológico hará más eficientes las baterías en el futuro.

La tecnología ión-litio que mencionamos anteriormente, ha conseguido grandes avances, pero sigue habiendo limitaciones que hacen menos competitivos a los a los vehículos eléctricos en cuanto a autonomía; además, en comparación con los vehículos tradicionales, en igualdad de volumen, almacenan menos energía. Pero los avances en tecnología, hacen que los fabricantes mejoren progresivamente las características de sus diseños en base a la colocación de sus celdas y de su gestión electrónica; haciendo las baterías más eficientes.

Si ponemos ejemplos reales, Renault ZOE ha duplicado la capacidad de sus baterías desde su lanzamiento comercial, llegando a 41 kWh, sin que repercuta apenas en su precio, ni en su volumen, ni su masa. Sin embargo, en cuanto a la autonomía, para poder equipararse a un vehículo tradicional, un coche eléctrico debe tener más de 50 kWh de capacidad y admitir recargas rápidas; esto es posible en modelos Tesla a cambio de precios más altos en los peajes y mayor peso sobre la báscula.

Actualmente, la fabricación de nuevos diseños va dirigida a conseguir procesos de carga muy rápidos con grandes baterías, que requerirán de un gran aporte energético. La proyección es que en unos años se pueda cargar con una potencia superior a los 50kW; para conseguir la autonomía necesaria para un viaje en unos minutos. Pese a esta previsión, a día de hoy no es posible conseguir la misma autonomía, en el mismo tiempo, que un coche de gasolina o gasóleo (salvo excepciones de alta gama como el Tesla Model S).

Por otro lado, existen múltiples tecnologías de baterías que se evalúan y se prueban en laboratorios; pero tardarán un tiempo en comercializarse en serie. En el sector se prevén importantes avances en los próximos diez años; haciendo posible que las ventas de vehículos convencionales se vean superadas por las de vehículos eléctricos.

Algunos de los avances que se contemplan en las baterías electroquímicas son:

  • Metal-aire: baterías de aluminio-aire y zinc-aire. Se alimentan del oxígeno presente en el aire y conseguirían un gran potencial, aunque de momento son tan solo experimentales. Entre sus ventajas se encuentran el alto potencial energético, mayor fiabilidad y un menor coste.
  • Nanotecnologías: Se basan en una microestructura que permite una mejora del ánodo y que aumenta el contacto con el electrolito; esto hace que mejoren las prestaciones de las baterías sin que conlleve más peso o espacio de las mismas. La nanotecnología es ya una realidad y se empieza a comercializar.
  • Estado sólido: Utilización del el estado sólido -como metal- en vez del líquido, pero manteniendo el litio como elemento principal; de esta forma se eliminan los problemas de corrosión y se consigue una mayor densidad energética y  eficiencia; además de tener menos posibilidad de inflamación y de admitir recargas muy rápidas, tendrán una mayor vida útil. Su producción tendrá lugar en la próxima década. También se están desarrollando baterías de estado sólido con sodio como elemento alternativo al litio, prometiendo costes muy inferiores, menor impacto ambiental y menor riesgo de incendio, pero la densidad de carga será menor que la del litio.
  • Supercondensadores: Son almacenes de electrones en los que no existen electrolitos ni se producen reacciones químicas. Deben superar la limitación de la densidad energética, cuando esto suceda, aumentará el ritmo de carga y descarga, llegando a altos niveles de eficiencia y durabilidad.
    Grafeno: Es un material basado en el carbono, con mucho potencial por sus múltiples propiedades. Es difícil producirlo de forma masiva y económica, además está en una fase temprana de desarrollo. 
  • Supercondensadores híbridos (LIC): Es la combinación de condensador y batería de ión-litio; se han utilizado en competición en híbridos del Mundial de Resistencia (WEC). También deben mejorar su densidad energética, pero son muy fiables ya que se adaptan a un amplio rango de temperaturas y no suelen descargarse de forma natural y, además, tienen una alta expectativa de vida.

En conclusión, como vemos, se están realizando investigaciones destinadas a aproximar las baterías electroquímicas a los depósitos de gasolina o gasóleo en cuanto a densidad energética; de manera que puedan recargarse muy rápido, con un proceso económico, duren tanto o más que el coche, ocupen poco volumen, añadan poco peso y no tengan riesgo de incendio.

Por otro lado, está claro que la inversión en i+D y el interés de los fabricantes en la movilidad eléctrica, favorecen los avances para aumentar las prestaciones y la comercialización de los vehículos eléctricos. De manera progresiva, todo indica a que el petróleo puede quedar atrás como fuente energética primaria en el transporte para dar paso a la electricidad.

En cuestión de motores eléctricos ha llegado a su cumbre, por lo que la cuestión es la evolución de las baterías. Además, en el futuro, cuando el hidrógeno en pilas de combustible se popularice, complementará a las baterías y facilitarán el transporte eléctrico de larga distancia. Sin embargo, la tecnología eléctrica ya es hoy una realidad a la que podemos sumarnos.

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