Las baterías de los coches eléctricos son el elemento de mayor coste, alrededor del 30 % del total. Esta tecnología se encuentra en rápido y constante crecimiento, recibiendo grandes inyecciones de dinero por parte de entidades y fabricantes para incrementar su capacidad de fabricación, así como en I+D con el fin de desarrollar nuevas y mejores tecnologías.
Ejemplos de ello son la gigafactoría de baterías de Sagunto (Valencia), que recibirá una inversión de 3.000 millones de euros, o la gigafactoría de baterías de Extremadura, en Navalmoral de la Mata, que tendrá una inversión inicial de 1.000 millones de euros.
Cómo funcionan las baterías de coches eléctricos hoy en día
Pero ¿cómo funcionan las baterías de iones de litio que se emplean actualmente de forma generalizada en los vehículos eléctricos? Y, ¿qué otros tipos existen?
El funcionamiento de una batería está basado esencialmente en una reacción química reversible del tipo reducción-oxidación, también conocida como redox, un proceso en el cual uno de los componentes se oxida (pierde electrones) y el otro se reduce (gana electrones). Es decir, es un proceso en el cual sus componentes no resultan consumidos ni se pierden, sólo cambian su estado de oxidación.
El modelo básico de una batería se basa en la elección de dos materiales (par electroquímico). El proceso de reducción se da en el cátodo (que puede ser de óxido de cobalto o de óxido de manganeso), y el proceso de oxidación se da en el ánodo (de grafito). Dicho flujo de electrones se conduce por un medio conductor, de manera que se genera electricidad.
El electrolito de las baterías de iones de litio es el medio que transporta los iones de litio de un electrodo a otro en el proceso de carga y descarga, y este está en estado líquido. Dicho electrolito es el más extendido en la actualidad, aunque pueden sufrir mucho por las alteraciones de temperatura que comprometen todo el sistema (riesgo de incendio y explosión) y degradan la batería.
Una alternativa en las baterías de los coches eléctricos es el eletrolito sólido, que apenas sufre degradación por este motivo, además de su mayor densidad energética (pueden almacenar más energía que las actuales de iones de litio). Toyota es una de las empresas que más avanzado tiene el diseño de estas nuevas baterías, y lanzará antes de 2025 la primera batería de estado sólido para un coche fabricado en serie (pero no será un eléctrico puro, sino un híbrido enchufable).
Aunque no es la única empresa inmersa en este proyecto tan revolucionario. QuantumScape, junto con Volkswagen, está realizando también grandes avances en esta tecnología, y espera tener un producto listo para su uso comercial para 2025, Basquevolt es el nombre bajo el que se sustenta una iniciativa para producir baterías de electrolito sólido en nuestro país, y Solid Power asegura que entregará las primeras baterías basadas en esta tecnología a BMW y Ford a finales de este año 2022.
Una variante de la batería de iones de litio es la batería LFP (litio-ferrofosfato o LiFePO₄), que tiene una menor densidad energética pero que en cambio es más estable frente a cargas rápidas que aumenten su temperatura, por lo que su riesgo de incendio y explosión es mucho menor. Otra de las ventajas es que no utiliza cobalto, material de elevado coste económico y medioambiental, además de que en el principal país de donde se extrae, la República Democrática del Congo, se vulneran los derechos humanos en los trabajos de extracción.
Por último, las baterias de los coches eléctricos tienen otros tipos, la denominada batería estructural o CTC (siglas de cell-to-chassis). La start-up china Leapmotor ha presentado recientemente el primer coche de producción en serie eléctrico en integrar la tecnología CTC, sobrepasando a la propia Tesla y a Toyota.
El impacto de la evolución en la tecnología de las baterías de coches eléctricos
Como señalábamos al comienzo de este artículo, nos encontramos ante una constante evolución las baterías de los coches eléctricos, tanto en lo que concierne a su capacidad de fabricación, a los costes de producción como a su densidad energética, que es el parámetro que define la autonomía que ofrecen.
Por una parte, escalar la fabricación va a permitir reducir los costes de fabricación, algo en lo que sin duda contribuirá la construcción de más plantas de fabricación de baterías, como la citada gigafactoría de baterías que se construirá en Sagunto (Valencia) o la gigafactoría de baterías de Extremadura, entre otras.
Se ha confirmado una disminución en los precios del litio desde principios de este año en más de un 65 %, pasándose de un precio de más de 85.000 dólares por tonelada métrica de sal de litio en noviembre, a 30.000 dólares. Esto sin duda repercute en el precio final del vehículo, puesto que la producción de las baterías de los coches eléctricos y su coste de fabricación tienen un impacto muy significativo en su precio final.
Pero la evolución en la tecnología de las baterías de coches eléctricos conlleva un triple impacto positivo: en primer lugar, porque los esfuerzos en mejorar la química y los materiales que las componen avanzan de la mano para ofrecer una reducción en el coste de fabricación. En segundo lugar, porque los últimos avances en baterías para coches eléctricos conllevan nuevos tipos de baterías, van aumentando la densidad energética y con ella el alcance de su autonomía.
Finalmente, el tercer aspecto que se beneficia de la evolución en la tecnología de las baterías de coches eléctricos hace referencia al impacto en el medio ambiente, ya que constantemente se buscan alternativas a los polémicos metales raros, como el coltán, que tan mala prensa tienen debido a las precarias condiciones de trabajo en las explotaciones mineras de los países en vías de desarrollo, como la República Democrática del Congo.
Evolución de las baterías de vehículos eléctricos: del pasado al presente
Actualmente los coches eléctricos llevan las celdas totalmente separadas de la carrocería, pero Tesla es uno de los fabricantes que ya trabaja en la tecnología CTP (cell-to-pack), que consiste en alojar las baterías en los diferentes huecos de la carrocería. En cambio, la tecnología CTC del Leapmotor C01 permite que la batería vaya integrada en el propio chasis del vehículo. La gran desventaja de la tecnología CTC se presenta a la hora de tener que reparar la batería, ya que es más laborioso y conlleva más tiempo.
Sin embargo, esta integración de las baterías en el chasis del vehículo no debe estar reñida con la facilidad de desmontaje y desmantelamiento de cara a ofrecer una buena reciclabilidad, permitiendo un correcto aprovechamiento de todos sus componentes, tal y como os contábamos en el artículo: ¿Habrá suficientes baterías en el futuro para los vehículos eléctricos?.
¿A dónde nos llevarán la tecnología de las baterías de los coches eléctricos? El tiempo nos dirá…
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