Así serán las baterías del futuro para coches eléctricos

En pocos años, las baterías del futuro harán que los coches eléctricos rivalicen con los de combustión en aspectos como el precio o la autonomía. Pero antes, estos componentes clave en la electromovilidad deberán hacer frente a muchos retos, como los dos ya mencionados o asegurar la propia sostenibilidad de todos sus procesos. 

Esto último es muy importante porque aunque el coche eléctrico no represente más del 3% de las matriculaciones en casi ningún país, desde este 2020 los híbridos enchufables tendrán un peso considerable y cada vez mayor. Y reducir el impacto ambiental de esta etapa de transición hasta que estén listas las baterías del futuro es crucial para la industria del automóvil. 

A continuación, puedes ver un cuáles son las tendencias de futuro en baterías de coche eléctrico.

1. Bajar el precio de las baterías de los 100 euros el kWh

A comienzos de año y en colaboración con el gigante del sector LG Chem, General Motors patentó unas baterías de ión litio llamadas Ultium con la expectativa de que su desarrollo industrial permitirá reducir su coste por debajo de los 100 euros el kWh. Este es el horizonte que desde hace tiempo se marcó para que el coche eléctrico compita en precio con sus rivales de combustión. 

Si el coronavirus no lo impide, las baterías Ultium entrarán en producción en el otoño de 2021 y el GMC Hummer EV será el primer modelo en equiparlas, aunque cuando GM anunció este hito en las baterías del futuro, ya dijo que de inmediato habrá por lo menos otros 10 coches que las utilicen. Se espera que, además de bajar su precio, la autonomía también pueda mejorar bastante. 

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"Lo que hemos hecho es construir una estrategia de coche eléctrico con baterías hechas a partir de economías de escala para que puedan competir en precio", asegura Mari Barra, CEO de GM. El fabricante prevé unas ventas de 1 millón de unidades 100% electrificadas al año antes de 2030 solo en EEUU y China.

2. Ya hay tecnologías mejores que el ión-litio, pero...

En decenas de laboratorios se prueban en estos momentos químicas con potenciales mucho mayores, mejores que la tecnología de iones de litio en muchos sentidos. Sin embargo, aunque haya algunas que han pasado varias fases de desarrollo y se han fabricado prototipos, la mayoría de estos frentes se encuentran en una fase demasiado embrionaria. 

Y lo que es más importante, cada nueva química tiene sus pros (más autonomía o seguridad), pero numerosos contras (como la seguridad o una corta vida útil que hay que poder esquivar con desarrollos tecnológicos que están por venir). Una tecnología ya disponible que supera al ión litio en muchos aspectos son las baterías en estado sólido. 

Esta clase de pilas tienen un ciclo de vida muy largo y no necesitan de cobalto, níquel o manganeso para su construcción, lo que facilita su posterior reciclaje. Sin embargo, su densidad de energía es menor, lo que la hace relativamente grande y lenta de cargar. Por eso se está equipando en algunos vehículos comerciales como el eCitaro, pero no en turismos.

3. Grafeno, silicio... ¿de qué estarán hechas las baterías del futuro?

Para aclarar si es el grafeno o el silicio el futuro de las baterías de coches y otros aspectos, Andreas Hintennach, director de investigación de celdas de baterías de Daimler, ha contestado a un cuestionario online. "Seguramente, no habrá una sola tecnología post iones de litio. Ya se trate de celdas con electrolitos de estado sólido, ánodos metálicos de litio o sistemas de azufre de litio: todas las tecnologías difieren en sus requisitos de materiales específicos, sus aplicaciones y, no menos importante, en su nivel de madurez", apunta. 

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"Cada tecnología tiene sus pros y contras específicos. La buena noticia es que existen múltiples caminos que reducen el riesgo de un posible callejón sin salida en el desarrollo. Aún no a la vuelta de la esquina, pero tampoco muy lejos, habrá baterías de coches en el futuro en las que el recubrimiento de grafito del ánodo se pueda reemplazar con materiales novedosos como papel de litio-metal o polvo de silicona. Ambos aumentan la densidad de energía con diferencia, lo que incrementará la autonomía de los coches eléctricos", afirma Hintennach. 

4. Hacer las baterías más sostenibles

Sobre el siempre candente aspecto las materias primas para las baterías de coche eléctrico, el responsable de Daimler afirma: "en ocho o diez años habrá un número significativo de baterías de vehículos disponibles para reciclar. En particular, entonces se reciclarán cobalto, níquel, cobre y más tarde también el silicio. Actualmente hacemos esto con nuestras baterías de prueba". 

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Sobre el complejo reciclaje del cobalto en las baterías de nuestros futuros coches afirma: "Estamos investigando cómo sustituir el cobalto, que ya hemos bajado en un tercio. 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 baja la mezcla de materiales, más fácil y más eficiente es reciclar. La energía requerida para la producción química también es menor porque la mezcla es más fácil de producir". 
 

5. Recargar los eléctricos solo con energía renovable

Además de incrementarse la demanda de litio y otros metales, para que las calles se llenen de coche eléctricos también se harán necesario sistemas eficientes y masivos de almacenamiento energía para cubrir los picos de demanda. En este nuevo negocio, también el ion-litio es la tecnología que por ahora tiene más aplicaciones y desarrollo, pero no es la única, hay varias alternativas.

La start-up Highview Power ha desarrollado un nuevo sistema de almacenaje energético a base de aire líquido criogenizado cuyo coste de instalación es hoy de 100 dólares el MWh, aunque esperan reducirlo a la mitad dentro de los próximos 10 años. Por comparar, el coste de guardar energía al modo clásico, bombeando agua en una central hidroeléctrica, está entre 285 y 581 dólares el MhW. 

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También hay una nueva tecnología que acumula energía procedente de turbinas eólicas en forma de aire líquido. Según el pionero danés de la energía eólica Stiesdal, esto podría hacer del viento marino una fuente de energía los 365 días del año las 24 horas por un precio de solo 19 dólares el MWh dentro de cinco años.

Aunque hay otras soluciones que en el largo plazo pueden incluso mejorar en costes a las anteriores, los expertos tampoco ven una disrupción importante en este mercados que estará copado por el litio hasta 2030, pero que llegará a su madurez entre 2040 y 2050, así que todavía le queda mucho camino por recorrer.