Con qué componentes se hace la batería de un coche eléctrico

Su comenzamos por la propia definición, una batería es un acumulador de energía eléctrica, que transforma en energía química la electricidad aportada en una carga (o a través del sistema de regeneración de energía), para liberarla más tarde, de nuevo como electricidad. Una batería está compuesta por una combinación de celdas que crean una capacidad de voltaje y corriente específica. La batería es un componente clave en un coche eléctrico, ya que determina la autonomía, la entrega de energía al motor y afecta mucho al peso y al diseño del vehículo. Forman parte de un sofisticado sistema que además de las propias celdas, incluye su contenedor, refrigeración, cableado y gestión electrónica.

Una batería está formada por grupos de celdas conectadas en serie, como si fuera un enjambre de minibaterías, que trabajan en conjunto para almacenar la energía necesaria para mover el vehículo.

Con la tecnología de iones de litio, la estructura de celdas siempre es similar, independientemente de si se trata de un teléfono móvil o de una batería de un coche eléctrico. Siempre hay dos láminas de metal, como el cobre y el aluminio. Entre las láminas de metal están los dos polos con el cátodo y el ánodo, entre los cuales tiene lugar la reacción eléctrica. Para la reacción se requiere un metal reactivo como el litio. El mayor factor de coste es la composición del cátodo, es decir, el polo positivo de la batería. Se compone de una mezcla de níquel, manganeso y cobalto. El ánodo está hecho de polvo de grafito, litio, electrolitos y un separador.

Andreas Hintennach, director de investigación de celdas de batería en Daimler, asegura que «el silicio reemplazará en gran medida al polvo de grafito en el futuro. Esto nos permitirá aumentar la densidad de energía de las baterías en aproximadamente un 20 o un 25 %. El silicio nos permite usar materiales en el lado del cátodo que no son compatibles con el grafito que se usa actualmente. Imagine dos vasos». Si desea verter agua de uno a otro, el segundo debe tener al menos el mismo tamaño para que no se desborde. Del mismo modo, el ánodo y el cátodo deberían armonizarse, «lo que llamamos equilibrio. El silicio también se usa para mejorar la velocidad de carga».

Una de las estrategias actuales consiste en reemplazar el cobalto con otros materiales menos críticos, y en este sentido avanzan las investigaciones de Daimler. «Lo estamos investigando ya que con la generación actual de celdas de batería ya hemos podido reducir la proporción de cobalto en el material activo (níquel, manganeso, cobalto y litio) de alrededor de un tercio a menos del 20 %. En el laboratorio actualmente estamos trabajando con menos del 10 % y esta proporción se reducirá aún más en el futuro. Desde una perspectiva química, hay muchos argumentos para abstenerse por completo del cobalto. Cuanto más se reduce la mezcla de materiales, más fácil y más eficiente es reciclar. La energía requerida para la producción química también se reduce porque la mezcla es más fácil de producir».

Otra alternativa es la batería de litio/azufre. El azufre es un producto de desecho industrial casi sin coste, muy puro y puede reciclarse fácilmente. Presenta desafíos significativos con respecto a la densidad de energía, pero también tiene un eco-equilibrio inigualable. Sin embargo, pueden pasar años hasta que esta tecnología esté disponible para turismos.

En cuanto a las posibles alternativas a las baterías actuales, Andreas Hintennach asegura que «incluso hay tecnologías que son superiores a la batería de iones de litio. Entre ellas se encuentra la batería de estado sólido, que utilizaremos en nuestro autobús urbano eCitaro de Mercedes-Benz en la segunda mitad de la década de 2020. La tecnología tiene un ciclo de vida muy largo y tampoco incluye cobalto, níquel o manganeso. Sin embargo, su densidad de energía es menor, lo que la hace relativamente grande y lenta de cargar. Por eso es bueno para vehículos comerciales, pero no para turismos. La batería de iones de litio estará con nosotros durante los próximos años».

El litio-azufre es una posible alternativa. Reemplazar el níquel y el cobalto de las baterías actuales con azufre aumentaría significativamente la sostenibilidad. La densidad de energía también tiene mucho potencial, pero la vida útil aún no es lo suficientemente larga y tomará un tiempo hasta que haya un avance en esta área. «En las baterías de litio-aire, en realidad solo hay litio», asegura. El resto, el oxígeno, simplemente proviene del aire. «Químicamente es un concepto similar al que tiene la pila de combustible, donde estamos usando hidrógeno. La densidad de energía sería sobresaliente, pero esta tecnología todavía está muy lejos de convertirse en una realidad».