El futuro llama a la puerta: Las baterías en estado sólido

Conduzcas lo que conduzcas, tu vehículo necesita una gran cantidad de energía para poner en marcha todos los procesos que te van a llevar del punto A al punto B. Y eso es posible gracias a una vieja conocida de nuestro vehículo: la batería.

Los que más y los que menos han tenido algún que otro percance con esta pieza. En un artículo anterior ya mencionamos cómo funciona y cuánto dura, pero en el artículo de hoy vamos a averiguar cuantos tipos de baterías hay, y daremos un paseo por la vanguardia de la tecnología para presentaros las Baterías de Estado Sólido.

Tipos de baterías

Hemos hablado con los profesionales del departamento de recambios de RO-DES, y agrupan las baterías en los siguientes grandes grupos:

• Batería de celdas húmedas: El amperaje y la marca son los que designarán el precio final de la pieza, pero aún en los casos de las calidades más altas, estas baterías son las más económicas. Están compuestas de placas de plomo suspendidas en ácido sulfúrico.
• Batería de calcio: Las placas de esta batería, en vez de ser de plomo, contienen una aleación de calcio. Son más delicadas que las anteriores porque pueden sobrecargarse con facilidad, pero se compensa con el poder anticorrosivo de las mismas, que les alarga la vida en comparación con la batería de celdas húmedas. Son un poco más caras que las anteriores.
• Baterías VRLA: Estas baterías (Valve Regulated Lead Acid) no suspenden sus placas en líquido, sino en estado líquido o gaseoso (AGM o GEL). Tienen mucha potencia y son muy durables; también son más caras y están pensadas para vehículos con equipos eléctricos exigentes.
• Baterías de ciclo profundo: Son más caras por tener las placas más gruesas. Permiten almacenar una alta capacidad de energía, y dan energía durante periodos más largos de tiempo, pero se descargan mucho más rápido. Podemos encontrarlas en coches eléctricos habitualmente. Son más caras que las tres anteriores.
• Batería de Iones de Litio (Li-ion): Son mucho más caras que las anteriores, suponiendo una diferencia de casi el doble con respecto a las baterías VRLA. Usan una sal de litio para su funcionamiento que es una materia muy ligera, y su autonomía es alta. Se utilizan en coches de alta gama o eléctricos, y -aunque no funcionan muy bien en temperaturas bajas, su efectividad queda demostrada comprobando que su uso se extiende a todo tipo de aparatos electrónicos (móviles, cámaras…)

Ahora bien, el futuro llama a la puerta, y con el objetivo de potenciar la eficacia y la sostenibilidad, se están desarrollando un nuevo tipo de baterías que prometen desbancar las anteriores: las baterías en estado sólido.

¿Qué son las baterías en estado sólido?

Son la nueva promesa de la movilidad eléctrica. Primas hermanas de las baterías de ION-LITIO, utilizan un sistema muy similar, sustituyendo las soluciones líquidas, por un polímero sólido gracias al cual se produce una transferencia más eficiente de iones de litio entre los electrodos. Este nuevo sistema revoluciona porque sus tiempos de carga serán muy bajos, se comenta que incluso se podrá cargar completamente una batería en 15 minutos gracias a un electrolito a base de azufre. Esto será posible gracias a la alta tasa de transferencia de iones dentro del dispositivo. Además, las baterías de estado sólido pueden funcionar a temperaturas mucho más altas que las baterías de iones de litio o de polímero de litio, por lo que es menos probable que se quemen. A continuación, puede verse un esquema muy genérico de la evolución de la batería de Ion Litio a la batería de estado sólido.

Las diferentes compañías punteras de movilidad eléctrica trabajan para poder empezar a utilizar estos sistemas en sus nuevos vehículos tanto híbridos como eléctricos, y hay una silenciosa carrera entre ellas, que incluso guardan celosamente el secreto de sus pruebas con los distintos tipos de electrolito utilizado. Puede ser de cristal, nanohilos de oro envueltos en manganeso, cerámica… La promesa de la velocidad de carga permitirá saltar el abismo que separa los vehículos gasolina o diésel, con respecto a los eléctricos. Y además, parece que el coste de producción será más bajo, lo cual supondría unos ciertos beneficios que parecen anunciar un descenso del precio de los coches eléctricos, un mercado en alza, necesitado de empuje.

Si aún dudas de si adquirir un coche eléctrico, puedes consultar nuestro artículo sobre los costes reales que supone, y el mantenimiento que hay que realizarle.

Las grandes marcas y sus pasos hacia la batería en estado sólido.

Toyota: El gigante más avanzado en la carrera, que planeaba presentar un prototipo funcional en los juegos olímpicos de 2020. Lamentablemente la crisis sanitaria del Covid-19 ha pospuesto el evento. Keiji Kaita, vicepresidente ejecutivo de propulsores de la compañía y director general de su división de baterías anuncia que tienen una densidad energética casi ocho veces mayor que la de las mejores unidades de iones de litio actuales, y que además son más ligeras, pequeñas y seguras. Para lograr estos objetivos se ha aliado con Panasonic y en la página web Coches.com indican que “Desafortunadamente, todavía hay una serie de problemas que deben resolverse. Según los informes, los problemas de seguridad y durabilidad impiden que los ingenieros alcancen altas densidades de energía. La compañía también parece estar ajustando la química para minimizar la degradación de la batería.” Y así y todo, parece que para 2025 ya tengan a la venta los primeros modelos.

Audi: El jefe global de comunicaciones de productos y tecnología de Audi, Peter Oberndorfer confirmó que la empresa está investigando la tecnología de baterías de estado sólido, y marcar el comienzo de una nueva era de superdeportivos eléctricos terriblemente rápidos. En la página web Motoring.com, podemos leer que el tamaño reducido de este tipo de baterías, permitiría mayor libertad al desarrollar deportivos de alto rendimiento. Aún faltan algunos años para que podamos ver estos prototipos de Audi.

Renfe: La principal productora de Renfe está llevando el modelo hibrido de los turismos a los trenes y ha presentado hace escasos meses un sistema de propulsión de hidrógeno basado en pilas de combustible, por tanto, contará con baterías eléctricas como elemento adicional, que se recargarán con la frenada. Se puede obtener más información al respecto aquí.

Honda, por su parte ha sido de las últimas compañías en confirmar que está investigando las baterías en estado sólido, uniéndose a una lista más larga de la que hemos mencionado donde también se incluyen Fisker Automotive o BMW. Estos rumores en el sector confirman que estamos cerca del siguiente escalón de avance automovilístico.

La letra pequeña: el coste de las primeras fases.

Pese a todas estas promesas y estos avances que aseguran acercarnos hacia una movilidad más sostenible, está la letra pequeña de cualquier nueva tecnología.

Atmósfera seca:

El proceso de fabricación de estas baterías es extremadamente sensible y requiere de una atmósfera seca por necesidades químicas de los materiales. Muy probablemente muchas de las empresas que quieran sumarse a estos avances tengan que hacer una altísima inversión en actualizar sus instalaciones.

Costes de fabricación:

Si bien varias marcas han comentado que el coste de fabricación de las baterías en estado sólido es muy bajo, la puesta en marcha será paulatina y minoritaria, saliendo al mercado a un precio que permita sufragar los costes de producción de las primeras unidades. Si estos nuevos modelos son aceptados y demandados, el precio se regulará, como ocurre con cualquier nuevo producto que se normaliza en el mercado.

Materias primas:

Dado que los componentes de este tipo de baterías son ciertos minerales, está cambiando actualmente la demanda y explotación de los mismos, y hay cierta especulación en el mercado de las denominadas “tierras raras”, que son un conjunto de 17 minerales. El grafeno y el silicio no se quedan fuera de la ecuación, por tanto el “precio asequible” de estas baterías, va a depender de la evolución del mercado y de las luchas geopolíticas por los minerales necesarios para fabricarlas.

En los próximos meses bucearemos en el blog de RO-DES por los entresijos de las tierras raras, su evolución, origen y tratamiento. ¡No nos pierdas la pista!