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BATERÍAS DEL FUTURO

Por ahora, Litio-Oxígeno, la mejor opción para autos eléctricos

Jue, 28/02/2019 - 7:44pm
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Por Urgente24

Distintas universidades en todo el planeta, fabricantes de dispositivos celulares y desarrolladores de acumuladores trabajan en alternativas que superen los rendimientos logrados por la buena relación entre "Iones y litios", juntos llevan 10 años. Sin embargo hoy resultan algo ineficientes, en buena parte, por el paso del tiempo y por el aumento de las exigencias si se instalan en autos eléctricos.

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En un plazo, no tan largo, los vehículos nafteros o gasoleros será reemplazados por unidades híbridas o eléctricas alimentadas por acumuladores de litio-oxígeno o de ion-sodio. En ese terreno se mueven las investigaciones de los profesionales que buscan superar los componentes actuales, Ion - Litio 

Si la comparación se redujera a los motores, los eléctricos se habrían impuesto sin duda a los tradicionales de combustión: son propulsores mucho más eficientes (convierten en movimiento el 90% de la energía que reciben, frente al 30% de los de gasolina), limpios, silenciosos, más fáciles de fabricar y de mantener y además capaces de transmitir toda su potencia casi al instante, lo cual resulta mucho mejor para conducir.

Pero los motores no existen sin las baterías de ion-litio, con las cuales se consiguió avances impensables hace diez años hoy insuficientes. Es cierto que se desarrollaron hasta ofrecer una densidad energética aceptable (requieren menor tamaño para almacenar y suministrar energía, lo que se traduce en una mayor autonomía) y que su durabilidad aumentó notablemente (resisten un gran número de ciclos de carga), incluso que mantienen hasta un 90% de su capacidad pasados unos cinco o seis años (la situación empeora después).

La primera dificultad que atraviesa las fabricación es el uso de materias primas complicadas de obtener, cuya extracción y transporte suponen un esfuerzo sobresaliente.

Las reservas de litio, níquel y cobalto, que no son ilimitadas, se reparten en yacimientos de Brasil, Argentina, Chile, Bolivia, Australia, Cuba, Rusia o el Congo, y llegar a ellos y extraer los minerales supone un gasto de energía y agua muy elevados. 

Un reciente estudio del Instituto de Medio Ambiente de Suecia concluye que la fabricación de una sola batería de iones de litio de 100 kWh (la que utiliza la versión superior del Tesla Model S) supone la emisión de entre 150 y 200 toneladas de CO2. Traducido sería el equivalente a conducir un coche con nafta durante ocho años, 

A esto se suman problemas como los lentos procesos de recarga y una densidad energética mejorada, pero todavía 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 de los baúles. Sin dejar de desarrollar los acumuladores de iones de litio, el reto de investigadores y fabricantes es encontrar alternativas fiables a esta tecnología.

Las actuales baterías de iones de litio utilizan electrolitos líquidos (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. Sin embargo, la investigación trabaja en posibles alternativas a más largo plazo.

Las opciones para las baterías del futuro son o serían, de acuerdo a la evolución de los materiales, las siguientes.

Litio y azufre. Estas baterías pesan menos, almacenan más energía y resultan más respetuosas con el medio ambiente. Las investigaciones se centran en solventar los dos problemas principales: la inestabilidad química del azufre, que va degradando el electrodo, y su mala conductividad.

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.

Electrolito sólido. Sobre el concepto trabajan empresas como Samsung y LG Chem, se emplea un conductor de electricidad sólido: no hay riesgo de corrosión, la densidad energética se duplica y la recarga es hasta seis veces más rápida. Se estima que estarán listas antes de diez años.

Litio-oxígeno. Podrían ser las baterías del futuro porque ofrecen una densidad de energía que multiplica hasta por 15 la de los acumuladores actuales, gracias al uso del oxígeno. Sin embargo, el problema es la corrosión que sufre el electrodo negativo, lo que impide las recargas continuadas. Un equipo de investigadores de la universidad canadiense de Waterloo parece haber hallado la solución, pero aún se encuentran en fase experimental.

Polímero de grafeno. La empresa española Grabat produce 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, serán muy ligeras y apenas ocuparán espacio, pero falta que alguien se decida a usar esta tecnología, ensamblando esas celdas y creando las baterías.