¿Cuándo llegará finalmente la batería milagro?

La búsqueda de una batería milagro que permita fabricar coches eléctricos con amplias autonomías, tiempos de carga muy reducidos, y unos precios más competitivos, es una carrera que está involucrando a cada vez más empresas, laboratorios, y que atrae cada vez más inversión. Pero esta competición ha tomado diferentes vías que nos proponen diferentes químicas. Pero, ¿cuál será la que revolucione el sector, y cuándo llegará al mercado?

Y es que la batería es el verdadero corazón del coche eléctrico. Es el componente individual más importante y más caro. Regularmente vemos noticias de investigaciones que prometen milagros y que nos hacen soñar con ese desarrollo que dispare las capacidades y baje el precio. Sin embargo, la realidad de la industria nos muestra que estamos ante una tecnología que tiene ciertas similitudes con una manta de una cama. Si tiramos para taparnos la cabeza, destapamos los pies. De momento al menos, las baterías no pueden cubrir todas las necesidades.

Las nuevas generaciones deben cumplir con requisitos como una elevada seguridad, ofrecer una gran densidad energética, tener una larga vida útil, poder acceder a recargas ultrarrápidas, y sobre todo, ser baratas.

Habitualmente los anuncios de nuevas baterías se dejan llevar por la euforia, que luego se baja rápidamente al comprobar como alguno de los anteriores aspectos falla. Pero es innegable que el enorme flujo de inversión que ha entrado en los últimos años en el sector está permitiendo que incluso desde un punto de vista más pragmático, que estemos a las puertas de unos avances significativos en la tecnología de baterías a corto y medio plazo.

¿Cuándo llegará finalmente la batería milagro? La potencia de carga

Cuando viajamos, la potencia de carga y la curva de la sesión son datos claves que marcarán los tiempos que tendremos que esperar en cada parada, y por lo tanto también el tiempo que nos llevará completar el recorrido.

En este aspecto se suele utilizar la tasa C, que nos indica el tiempo que necesita la batería para una carga o descarga completa. Por ejemplo, 1C supone una hora.

En el mercado ya hay modelos extremadamente competitivos en este apartado. Por ejemplo, el Hyundai IONIQ 5 necesita según la marca apenas 18 minutos para hacer el 10%-80%. Esto supone una tasa de 2.3C. La más alta en la actualidad.

Pero ya está en producción un nuevo tipo de baterías que promete superar estas cifras. Se trata de las baterías Qilin del fabricante chino CATL.

Estas cuentan con tecnologías como un sistema de refrigeración líquida extremadamente eficiente, pues coloca las piezas funcionales entre celdas adyacentes, algo que permite que el área de disipación del calor aumente por cuatro. Esto se traduce en unos tiempos de carga ultrarrápida de entre el 10 y el 80% de apenas 10 minutos. Un aspecto que permite a la batería llegar a tasas de 4C y que como hemos dicho, ya está en fase de producción.

Nuevos materiales para el ánodo

Hasta ahora el debate de cuál es la mejor química se ha centrado en el cátodo, y si debía ser de níquel, manganeso y cobalto (NMC) con mayor densidad energética, o de lo contrario si debería de litio-ferrofosfato (LFP) más robustas y económicas.

Pero habitualmente se pasa por alto el ánodo, que en casi todas las baterías instaladas en los coches eléctricos se compone exclusivamente de grafito. Un material pesado, que reduce la densidad energética de las baterías y que también limita la potencia de carga.

Otro aspecto a tener en cuenta es que más del 90% del grafito actual se extrae en China, lo que ha creado una dependencia en la cadena de suministro bastante peligrosa.

Esto nos indica que incluso unas tecnologías ya «veteranas» como las NMC y LFP, son susceptibles de continuar mejorando sustancialmente sus prestaciones gracias a una evolución en su ánodo. Un cambio que permitiría lograr una mayor velocidad de carga y una mayor densidad de energética.

Una de las alternativas es añadir silicio al ánodo de grafito. Ya hay modelos en el mercado que lo han probado, como es el caso del Porsche Taycan, que tiene una mezcla de este tipo pero en muy bajas proporciones. Mercedes-Benz lo ofrecerá como una opción en la Clase G eléctrica que llegará a partir de 2025.

Silicio en lugar de grafito

El silicio puede ser una alternativa por sus mejores capacidades para transportar los iones de litio que el grafito. El problema es que esta propiedad conduce a la expansión cuando se carga y a la contracción cuando se descarga. Esta «respiración» puede llegar a dañar la celda. Pero los últimos avances han logrado dar una solución a este problema en una tecnología que además de económica, tiene la ventaja competitiva de poder utilizar las mismas líneas de producción actuales. Un importante ahorro económico y en plazos de ejecución.

Los ánodos de silicio prelitiados son más estables durante la carga y la descarga en comparación con los ánodos de grafito, lo que reduce el riesgo de acumulación de metal de litio, prolonga la vida útil de la batería, que se coloca en los diseños actuales en más de 1.500 ciclos a 3C, y además reduce drásticamente las posibilidades de incendio o cortocircuitos. Algo clave en tecnologías como los vehículos eléctricos de despegue vertical.

El resultado sería un ánodo de litio metálico con una densidad energética más alta, pero dotada de un metal alcalino altamente reactivo y difícil de manipular. Un aspecto que hasta que sea solventado puede dejar a esta alternativa de momento dentro del laboratorio.

Electrolito sólido

Si hablamos de batería milagro, esta tiene sin duda en el electrolito sólido su gran representante comercial hasta la fecha. Y es que para que funcione un ánodo de litio metálico, es necesario un electrolito sólido. Estas celdas no son un fin en sí mismas. Más bien, un electrolito sólido es el requisito técnico previo para el uso de litio puro. Solo de esta manera la celda es segura, y sobre todo, contará con una vida útil mucho más larga.

Pero de momento los esfuerzos por lanzar una batería de estado sólido con un ánodo de litio requiere un esfuerzo tan grande que probablemente le coloquen competitivamente por debajo de los ánodos mezclados con silicio. Eso al menos que alguien logre desarrollar una alternativa más económica, y que no se espera como muy pronto hasta el 2025-2026.

Y entonces llegó el sodio

De la nada a la fama. Así ha sido la evolución de las baterías de sodio. Estas son mucho más realistas que el electrolito sólido, e incluso ya hay fabricantes que han confirmado el inicio de la producción en masa de sus primeras modelos para este mismo año.

Se trata de un tipo de baterías sencillas y baratas. La sustitución del litio por el sodio es muy prometedora en este momento por factores como que el sodio es mucho más abundante y económico que el litio. Incluso se rumorea que la reciente bajada drástica de los precios del litio puede deberse al ascenso fulgurante del sodio.

Debido a que la estructura básica de la celda es similar, también se podrán aprovechar las actuales líneas de producción de baterías. Otra ventaja para una tecnología de sodio que se queda por detrás en densidad energética, pero que lo compensa con un precio muy competitivo, pero también con aspectos como una mayor facilidad de reciclaje.

Una de las marcas que está apostando por esta tecnología es la china BYD. Hace unos días presentaba un nuevo modelo, el Seagull. Un compacto que contará con dos tipos de baterías, LFP y sodio, que sobre el papel parece una desventaja ya que permitirá ofrecer un modelo con baja autonomía, 30 kWh y 300 km homologados.

Pero a su favor estará que contará con un precio muy competitivo, con un coste por debajo de los 11.000 euros en China. Un aspecto clave para una tecnología con recorrido por delante para evolucionar, pero que ya está a las puertas del mercado, e incluso se ha indicado que llegará a Europa.

Un aspecto clave, el precio, para lograr que el coche eléctrico tenga una producción masiva que permita sustituir rápidamente a los coches con motor de combustión.