Un estudio sueco indicó recientemente que fabricar una sola batería de ion-litio es equivalente a manejar un auto a combustible fósil durante ocho años. Las nuevas investigaciones se mueven entre los binomios de litio-oxígeno y ion-sodio.


Por Leandro Quiroga

Sobre ruedas. La industria automotriz es quizás la más interesada en el litio y sus posibles combinaciones, en Europa proyectan incorporar un vehículo eléctrico en cada una sus gamas para la próxima década.

Los estudios de la industria automotriz indican que dentro de 30 años muy probablemente la mayoría de los países de Europa y algunos de América ya tengan prohibida la circulación de vehículos a base de gasolina o gasoil. La sustitución se proyecta hacia las baterías de litio-oxígeno o de ion-sodio, ya que la preocupación de los vehículos a baterías se sustenta en que los acumuladores de ion-litio todavía cuentan con algunas desventajas significativas.

Un estudio reciente del Instituto de Medio Ambiente de Suecia concluye que la fabricación de una sola batería de iones de litio de 100 KWH (la que se utiliza en la versión superior del auto eléctrico Tesla Model S) supone la emisión de entre 150 y 200 toneladas de CO2. Traducido en lenguaje común, equivale a conducir un auto a base de combustible fósil durante ocho años.

El estudio del instituto sueco también determina que las baterías de ion-litio poseen algunas limitaciones en la propia fabricación: estas requieren el uso de materias primas complicadas de obtener, cuya extracción y transporte suponen un esfuerzo sobresaliente para el fabricante.

Las reservas de litio, níquel y cobalto (las cuales no son ilimitadas) se reparten en yacimientos de Brasil, Argentina, Chile, Bolivia, Australia, Cuba, Rusia y el Congo, entre otros, y llegar a ellos y extraer el mineral supone un gasto de energía y agua muy elevado todavía. Otro de los problemas de los autos eléctricos a base de ion-litio son los lentos procesos de recarga y la necesidad de una densidad energética mayor (esta última mejoró durante la última década, pero todavía es insuficiente).

Aunque los últimos modelos presentados ofrecen autonomías teóricas de entre 500 y 600 kilómetros, el tamaño de las baterías penaliza otros aspectos como la habitabilidad interior o el espacio en el baúl. Es por eso que sin dejar de desarrollar los acumuladores de iones de litio, el desafío actual de los investigadores y fabricantes es encontrar alternativas fiables a esta tecnología en base a otros elementos combinados.

En contrapartida, se puede decir que los motores eléctricos existen actualmente gracias al binomio ion-litio y sus avances en los últimos diez años han sido impensados para la industria en general. El mismo estudio indica que se han desarrollado motores que ofrecen una densidad energética aceptable, lo que se traduce en una mayor autonomía. También que su durabilidad ha crecido notablemente, resistiendo numerosos ciclos de carga. Actualmente, incluso mantienen hasta un 90% de su capacidad pasado cinco o seis años de uso continuo, aunque disminuye notoriamente transcurrido dicho periodo.

En este contexto cabe destacar que la importancia fundamental de los motores eléctricos radica en la disminución inmediata de los efectos secundarios que generan los motores a base de combustión. Los eléctricos son motores mucho más eficientes también, ya que convierten en movimiento el 90% de la energía que reciben, frente al 30% de los de gasolina.

Al listado de ítems positivos hay que sumarle que son más limpios, silenciosos, fáciles de fabricar y de mantener. “Mientras que también son capaces de transmitir toda su potencia casi de manera instantánea, lo que resulta mucho mejor para conducir”, concluye el estudio realizado por el instituto sueco.

Más autonomía, menor precio

Las actuales baterías de iones de litio utilizan electrolito líquido (el material que permite la transferencia de electrones entre el electrodo negativo y el positivo) y cuentan con una densidad energética, es decir, la cantidad de energía por unidad de volumen, de entre 400 Wh/l y 650 Wh/l, y todavía se espera que evolucionen lo suficiente en los próximos años para ofrecer una mayor autonomía a un menor precio.

Posibles baterías del futuro

Litio-oxígeno

Este tipo de baterías ofrecen una densidad de energía que multiplica hasta por 15 la de los acumuladores de ion-litio actuales, gracias al uso del oxígeno. Sin embargo, el problema es la corrosión que sufre el electrodo negativo, lo que impide las recargas continuas. La Universidad canadiense de Waterloo parece haber encontrado una solución, pero aún se encuentra en fase experimental.

Litio-azufre

Estas baterías tienen un peso mucho menor que las enunciadas anteriormente, almacenan más energía y producen menos efectos negativos hacia el medio ambiente. Las investigaciones se centran en resolver los dos problemas principales que posee este binomio: la inestabilidad química del azufre, que va degradando el electrodo, y su baja capacidad conductiva.

Electrolito sólido

Este tipo de baterías son el objeto de estudio y trabajo de grandes multinacionales como  Samsung y LG Chem. Estos acumuladores emplean un conductor de electricidad sólido. Esto implica que básicamente no existe riesgo de corrosión, la densidad energética se duplica y la recarga es hasta seis veces más rápida. La contrapartida es que la industria internacional estima que dichas baterías estarían listas en no menos de 10 años.

Polímero de grafeno

La empresa española Grabat produce actualmente celdas de polímero de grafeno para diferentes tipos de baterías. La compañía promete mayor densidad energética, menor tiempo de carga y más seguridad. En definitiva, los estudios determinan que serán muy ligeras y apenas ocuparán espacio, pero falta que alguien se decida a usar esta tecnología, ensamblando esas celdas y creando las baterías.

Litio metal

Con una densidad de energía que duplica a las de iones de litio, estas baterías utilizan un electrodo de grafeno. El tiempo de recarga se reduce notablemente. Ha sido la compañía norteamericana del MIT, SolidEnergy Systems, la que ha anunciado la comercialización de dichas baterías. Este tipo de almacenadores permite duplicar la carga en el mismo espacio, lo que permite dejar más lugar para agregar otros tipos de componentes.

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