Así es la búsqueda de la perfección en el desarrollo de baterías para coches eléctricos

Desde sistemas basados ​​en óxido de litio y manganeso hasta alternativas de óxido de litio, níquel, manganeso y cobalto, los fabricantes trabajan constantemente en busca de más potencia y economía.

No hace mucho tiempo, las grandes noticias del tren motriz implicaron el lanzamiento de nuevas plantas de motores como el Centro de fabricación de motores de Jaguar Land Rover. Ahora la atención se ha centrado en la fabricación de baterías y la mejor manera de producir baterías de iones de litio para vehículos eléctricos.

Algunos fabricantes como Tesla, se mantienen informados sobre los detalles precisos, pero todas las baterías para coches eléctricos de iones de litio tienen los mismos componentes básicos. Las celdas individuales están dispuestas en módulos que están conectados entre sí a través de un conector de alto voltaje y encapsulados para formar una sola batería. Otros dos componentes principales son el sistema de gestión de la batería, que controla y supervisa todos los aspectos del rendimiento y el comportamiento de la batería, y el sistema de refrigeración líquida.

Las células individuales funcionan de la misma manera, con un ánodo y un cátodo separados por una fina capa de polímero y rodeados de electrolitos, pero esos componentes pueden enrollarse para hacer células cilíndricas, ensamblarse como una bolsa o formarse en una forma de prisma. Las químicas internas pueden ser muy diferentes, cada una con ventajas y desventajas, y continúan evolucionando.

¿Cómo se desarrolla la tecnología de las baterías para los coches eléctricos?

El Nissan Leaf de primera generación tenía una batería de óxido de litio-manganeso (LMO) de 24kWh. Todas las baterías de iones de litio dependen de la electrónica para evitar el sobrecalentamiento incontrolado, conocido como fuga térmica, durante la carga o descarga, pero el OVM tiene el beneficio de ser intrínsecamente seguro a costa de otros factores, como la densidad de energía. Pero la tecnología ha evolucionado.

El BMW i3 y el Nissan Leaf de 2019 con 62kWh tienen baterías de litio, níquel, manganeso y óxido de cobalto (NMC). Estas son una opción favorita para cualquier cosa, desde herramientas eléctricas hasta vehículos eléctricos y ofrecen lo mejor de la mayoría de los mundos. La batería del Nissan Leaf también está estructurada de manera diferente, con celdas unidas por soldadura láser para que Nissan pueda hacer sonar los cambios con la configuración de la batería para una mayor flexibilidad.

El paquete de baterías del ID 3 de Volkswagen es un diseño sencillo de hasta seis módulos que contienen 24 celdas cada uno, lo que hace un paquete de 408V. Al igual que la hoja, las células de Volkswagen son NMC, pero eso no significa que sean idénticas porque los fabricantes trabajan con proveedores de células para ajustar las cantidades de los ingredientes principales, jugando con la fuerza de cada uno. El níquel es bueno para la alta densidad de potencia, pero tiene poca estabilidad por sí solo. El manganeso es el compañero estable y los dos son una gran combinación. El níquel predomina sobre el cobalto porque es más barato. Pequeñas cantidades de silicio en el ánodo juegan un papel en el aumento de la densidad de energía.

Para 2020, Volkswagen ha publicado detalles que muestran el uso de un cátodo NMC 811 de próxima generación compuesto por 80% de níquel y 10% de manganeso y cobalto, con un 20% de ánodo de silicio.

Al jugar con estos ingredientes, no es inconcebible que un día los fabricantes puedan ofrecer diferentes niveles de rendimiento en una autonomía eléctrica en lugar de solo capacidad, con la opción de paquetes de baterías y trenes de potencia ‘GT’. Es pura especulación, pero, al igual que los motores a veces son mecánicamente iguales hoy en día con versiones de rendimiento asignadas para producir una mayor potencia con una economía reducida a un precio superior, ¿podrían las baterías algún día configurarse de manera similar?

Combustibles bajos en carbono vs electricidad

Un estudio de Ricardo estima que para 2050, las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) de los automóviles y vehículos ligeros podrían reducirse en un 87% si se introdujeran combustibles líquidos bajos en carbono como sustitutos de la gasolina y el diésel. El estudio encontró que el efecto sería casi igual a un despliegue masivo de vehículos eléctricos. Sin embargo, el coste de las finanzas públicas en infraestructura sería mucho menor, alrededor de 330 mil millones de euros en comparación con los más de 700 mil millones de euros que requiere el otro tipo de combustible.