¿Cuáles son los principales minerales de la batería de un vehículo eléctrico?
- 5 de mayo, 2022
Existen varios tipos de baterías de iones de litio con diferentes composiciones de minerales y los nombres suelen aludir a su composición mineral.
En el interior de prácticamente todos los vehículos eléctricos hay una batería de iones de litio que depende de varios minerales clave que ayudan a alimentarla, sin embargo, poco se sabe de estos minerales que están dentro de la batería y que garantizan el flujo de la corriente eléctrica.
Las celdas de la batería promedio, con una capacidad de 60 kWh, similar en tamaño a la que utiliza un Chevy Bolt, contienen aproximadamente 185 kilogramos de minerales. Esta cifra excluye los materiales del electrolito, el aglutinante, el separador y la carcasa de la batería.
Algunos minerales componen piezas intrincadas dentro de las celdas para garantizar el flujo de la corriente eléctrica. Otros la protegen de daños accidentales en el exterior.
La mezcla de minerales de la batería
El cátodo contiene la mayor variedad de minerales y es posiblemente el componente más importante y caro de la batería. La composición del cátodo es un factor determinante en el rendimiento de la batería, y cada mineral ofrece una ventaja única.
Por ejemplo, las baterías NMC, que representaban el 72% de las baterías utilizadas en los vehículos eléctricos en 2020 (sin contar con China), tienen un cátodo compuesto por níquel, manganeso y cobalto, además de litio.
El mayor contenido de níquel en estas baterías tiende a aumentar su densidad energética o la cantidad de energía almacenada por unidad de volumen, incrementando la autonomía del EV. El cobalto y el manganeso suelen actuar como estabilizadores en las baterías NMC, mejorando su seguridad.
En total, los materiales del cátodo representan el 31,3% del peso mineral de la batería media producida en 2020. Esta cifra no incluye el aluminio, que se utiliza en las químicas de cátodo de níquel-cobalto-aluminio (NCA), pero también se utiliza en otras partes de la batería para la carcasa y los colectores de corriente.
Mientras tanto, el grafito ha sido el material preferido para los ánodos debido a su coste relativamente bajo, su abundancia y su larga vida útil. Dado que todo el ánodo está formado por grafito, es el componente mineral más grande de la batería. Otros materiales son el acero de la carcasa, que protege la célula de daños externos, y el cobre, utilizado como colector de corriente para el ánodo.
Minerales unidos por la química
Existen varios tipos de baterías de iones de litio con diferentes composiciones de minerales catódicos. Sus nombres suelen aludir a su composición mineral.
Por ejemplo:
Composición del cátodo de las baterías NMC811:
80% de níquel
10% de manganeso
10% de cobalto
Composición del cátodo de las baterías NMC523:
50% níquel
20% manganeso
30% de cobalto
¿Cuáles son los principales minerales de la batería de un vehículo eléctrico?
Debido a que los consumidores buscan vehículos eléctricos de mayor autonomía, que no necesiten recargas frecuentes, los cátodos ricos en níquel se han convertido en algo habitual.
Las químicas basadas en el níquel representaron el 80% de la capacidad de las baterías desplegadas en los nuevos vehículos eléctricos enchufables en 2021.
Las baterías de fosfato de hierro y litio (LFP) no utilizan níquel y suelen ofrecer densidades de energía más bajas a mejor precio. A diferencia de las baterías basadas en el níquel, que utilizan compuestos de hidróxido de litio en el cátodo, las baterías LFP utilizan carbonato de litio, que es una alternativa más barata.
Recientemente, Tesla se unió a varios fabricantes de automóviles chinos en el uso de cátodos de LFP para los EVs de gama estándar, lo que llevó el precio del carbonato de litio a máximos históricos.
El mercado de las baterías para vehículos eléctricos está todavía en sus etapas iniciales, con mucho crecimiento en el horizonte. La química de las baterías está en constante evolución y, a medida que los fabricantes de automóviles presenten nuevos modelos con características diferentes, será interesante ver qué nuevos cátodos aparecen en el mercado.
Worldenergytrade.com