Gracias a las baterías de litio-azufre, los aviones eléctricos podrán por fin despegar

La británica OXIS Energy es una de las empresas de desarrollo de baterías más prometedoras del sector. Una compañía que lleva desde 2004 desarrollando las prometedoras baterías de litio-azufre. Una de las tecnologías actualmente más prometedoras de cara a rivalizar con las de iones de litio. Ahora después de más de una década de trabajo con su tecnología, han logrado alcanzar un punto de inflexión donde han pasado los procesos de certificación e incluso han comenzado las primeras pruebas en los primeros prototipos.

Como recordamos, las baterías de Li-S de OXIS llevan un ánodo de litio metálico, un cátodo de azufre y un electrolito con sulfuro de litio que es intrínsecamente seguro, haciendo que sus celdas tengan muy buen comportamiento en condiciones de rotura o de altas temperaturas. El resultado es una densidad energética que les lleva a duplicar a las celdas de litio convencionales, y mucho más económicas.

En un artículo publicado este mes de agosto por la compañía, esta ha confirmado que ya han producido decenas de miles de celdas de litio-azufre para ser probado por diferentes empresas, principalmente relacionadas con sectores como la aviación y más concretamente en las escuelas de formación de pilotos que será uno de los primeros nichos de esta tecnología.

Pero desde OXIS también se han mencionado otros sectores con un enorme potencial de futuro gracias a esta tecnología, como las Estaciones de Plataforma de Gran Altitud o Pseudo Satélites de Gran Altitud, también conocidos como o HAPS, que se mueven en altitudes de entre 20 y 30 mil metros, que gracias a un sistema de batería y unos paneles solares podrían llegar a contar con una autonomía casi ilimitada, siendo la actual de un máximo de 26 días.

También cuentan con un enorme potencial los vehículos de despegue vertical, o eVTOL. Estos cuentan con diferentes proyectos destinados a transformar el transporte de personas tanto en ciudades como para la comunicación con zonas aisladas o delicadas medioambientalmente, como las reservas naturales y las islas. Espacios donde el traslado de personas podría pasar a ser cero emisiones gracias a unas baterías ligeras que permitirán alimentar vehículos cuya parte mecánica ya está siendo solucionada por diferentes startups, pero a las que les falta todavía un extra en el aspecto de la densidad de las baterías para ser una alternativa a barcos, helicópteros o pequeñas avionetas.

Para los responsables de OXIS, son tres los factores que determinarán si las baterías de litio-azufre finalmente tienen éxito o no. Primero está la integración de las baterías en múltiples tipos de aeronaves, para demostrar sus capacidades. Algo que ya está sucediendo. El segundo es el continuo perfeccionamiento de la química. En tercer lugar, está la reducción del coste de producción. Una ventaja aquí es que el azufre es muy económico, por lo que hay razones para esperar que con la fabricación en volumen, el coste sea inferior al del alternativas como las baterías de litio. Un aspecto que sin duda será el más importante para su éxito comercial.

El otro es su densidad energética. Los últimos prototipos de OXIS han logrado alcanzar los 450 Wh/kg en celda, con incluso unos últimos prototipos todavía pendientes de certificar que han logrado 470 Wh/kg. Una cifra que podemos comparar con los 50 Wh/kg que logran las baterías de plomo, o los 265 Wh/kg que logran los modelos más competitivos de litio. Incluso desde OXIS ven sus cifras como iniciales, esperando una evolución que permitirá a su tecnología alcanzar los 500 Wh/kg en 2021, y los 600 Wh/kg en 2025.

Pero una cosa es la densidad energética en celda, y otra es trasladar esto a un pack. Un proceso que puede dar como resultado una importante pérdida de capacidad si el trabajo del fabricante no es correcto. Desde OXIS indican que lo habitual es que este proceso consuma un 20% de la densidad, lo que dejaría sus cifras en torno a los 360 Wh/kg una vez instaladas. Pero al mismo tiempo aseguran que en sectores como la aviación con un correcto ensamblado pueda mantener el 90% de la densidad en celda.

Una de las claves será el sistema de control de las celdas, o BMS. En una batería convencional el sistema debe controlar de forma individual cada celda, que además suele usar un sistema de refrigeración líquido. En este caso el líquido no es una opción a usar en aplicaciones de transporte aéreo, por seguridad y por peso, por lo que OXIS ha diseñado un modelado computacional para optimizar dicha refrigeración, incluyendo un algoritmo para controlar la carga y descarga de las celdas, lo que permite simplificar el conjunto reduciendo su peso.

OXIS ya ha producido y entregado miles de celdas, y actualmente está trabajando en dos nuevos proyectos. En este momento, está estableciendo una planta de fabricación para la producción tanto del material activo de electrolitos como de cátodos en Port Talbot, Gales. Posteriormente, comenzará la producción en masa de celdas de litio-azufre en una fábrica propiedad de Mercedes-Benz Brasil, en Minas Gerais, Brasil.

Esta planta de última generación debería ponerse en servicio y estar operativa para 2023. Si las economías de escala se demuestran y si la demanda de aviones eléctricos aumenta como espera OXIS, las baterías de litio-azufre podrían comenzar a reemplazar a las baterías de litio en este campo.

Y cómo indican sus responsables, lo que funciona en el aire debería funcionar también en el suelo.

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Fuente | Spectrum.ieee