Los espectaculares avances de las baterías de ión litio (I)

La verdad es que el hecho de conducir un coche eléctrico, como el Tesla Roadter, te hace experimentar una extraña y nueva sensación cuando compruebas que una vez introducida y girada la llave de contacto, y tras pisar el acelerador, el coche pasa de 0 a 100 km/h en apenas 4 segundos. El Tesla Roadter es un vehículo pionero, artesanal, totalmente eléctrico y considerado por muchos como la última frontera del sector del automovil. Así será hasta que, en menos de dos años, surjan otros modelos en el mercado y a precios mucho más módicos y competitivos por el mero de hecho de estar fabricados en grandes series. Tal será el caso del ‘Megane’ y ‘New Laguna’ eléctricos que muy pronto empezarán a ser fabricados por la Alianza Renault-Nissan en su planta de fabricación de Marruecos.

Hasta hace muy poco, si usted quería comprar un coche eléctrico, Tesla Motors —una empresa con sede en San Carlos, California— le hubiera vendido un ingenioso coche eléctrico deportivo por algo más de 100.000 dólares. El coche eléctrico no era barato, es cierto, pero, sin embargo, resultaba muy económico circular con este coche ya que, por kilómetro recorrido, uno se gastaba tan sólo unas seis veces menos que utilizando un modelo parecido de gasolina. Se enchufaba durante la noche y podía recargarse de kWh por el equivalente a 0,20 euros por litro de gasolina.

El truco consistía en ser paciente a la hora de tener que enchufar el coche eléctrico durante toda la noche y parte del día. En la actualidad, el tiempo es algo menor y las baterías admiten más carga ya que Tesla utiliza vehículos que llevan una batería de ión litio. Lo mismo hará Renault-Nissan que, muy pronto, comenzará suministrar los coches eléctricos a los mercados de Israel, Dinamarca, California, Hawai y Australia.

Estos mercados automovilísticos se están preparando para la acogida de un 20-30% de coches eléctricos con respecto al total del parque de automóviles, en un plazo no superior a los 8-10 años. Para ello, se está ya construyendo la infraestructura que los soporte y así,  poder impulsar fuertemente el desarrollo del coche eléctrico, de una manera eficaz y eficientemente,  y a un precio diez veces inferior al Tesla artesanal.

Como se sabe, el problema fundamental de los coches eléctricos siempre ha sido su limitado radio de autonomía. Otra de las grandes pegas que presenta el coche eléctrico ha sido y es la falta de aquella infraestructura viaria que permite  efectuar la recarga de su batería. Debido a ello, se necesita contar con una adecuada infraestructura de carga —lo que significa instalar cientos de miles o, incluso, millones de puntos de recarga situados en los diferentes estacionamientos, tanto en los localizados en la calle como en parkings públicos o privados.

Para los coches eléctricos que pretendan recorrer más de 160 km en un día, se han de construir estaciones de servicio suficientes como para efectuar, en unos pocos minutos, la sustitución de las baterías descargadas por otras completamente cargadas de electricidad. De este modo se posibilita incrementar indefinidamente la autonomía del coche eléctrico tal como lo está desarrollando Better Place.

Por otra parte, caso de no recurrir al cambio de baterías, se necesita tiempo para realizar correctamente la recarga de la batería. En efecto, como cualquier propietario de un teléfono móvil o de un ordenador portátil sabe perfectamente, las baterías toman su tiempo a la hora de recargarse. Si se utilizaran 6.831 baterías de teléfono móvil —que es lo que equivale a lo que el coche deportivo de Tesla representa— y hubiera que recargar todas ellas, entonces el tiempo necesario para la recarga se alargaría interminablemente y podría tomarnos hasta diez horas.

Las baterías de los coches eléctricos les dan a estos vehículos una autonomía algo superior a los 160 km, aunque bien es cierto que algunos modelos pueden alcanzar hasta los 280 km. Careciendo de la infraestructura adecuada, éste es un hecho que podría limitar los planes de cualquiera que pretendiera viajar en coche eléctrico de Barcelona a Donostia-San Sebastián, y que, por lo tanto, necesitaría repostar por el camino. Lo más seguro es que para recargar la batería tendría que hacer noche en Lleida, Zaragoza y en Tafalla.  Necesitaría toda una noche —unas ocho horas— para recargar la batería del coche eléctrico de 240 Kw y, así, a la mañana siguiente, poder continuar con el viaje y recorrer 160 km cada día. En total, un largo viaje de unos cuatro días de duración.

Gerbrand Ceder y Byoungwoo Kang del instituto ‘Massachusetts Institute of Technology’,  MIT, esperan que esta situación cambie radicalmente, en poco más de dos años. Con su nueva batería de ión litio están contribuyendo para que el coche eléctrico se convierta en un bien de consumo diario, en lugar de un juguete caro para adultos. Hace un mes, en la revista ‘Nature’ se publicaron los detalles técnicos acerca de una nueva batería que había sido descubierta por dos investigadores, Ceder y Kang, y que, si todo iba bien, ya nadie más tendría que dotarse de toda la paciencia del mundo, al menos, cuando se tratara de efectuar la recarga de la batería del coche eléctrico.

La batería que han inventado Ceder y Kang es del todo ingeniosa. Para explicar mejor el alcance de la proeza realizada, señalaré que, en términos generales, existen dos modos de almacenar la energía eléctrica en un sistema químico. Uno de ellos consiste en la utilización de una batería estándar, en la que todo el material con el que se fabrican los electrodos se utiliza como medio de almacenamiento. Este tipo de baterías tienen la propiedad de que se puede almacenar mucha energía en el interior de los electrodos. Sin embargo ello hace que sea relativamente lento el flujo de electrones que pasa por los circuitos eléctricos, tanto  al utilizar la batería como al efectuar su recarga.

El otro tipo de batería consiste en la utilización de un supercondensador. Un supercondensador sólo almacena energía en la superficie del electrodo. Es rápido para la carga y descarga, pero no puede almacenar mucha energía. El gran descubrimiento en el mundo de las baterías ha sido el que han protagonizado Gerbrand Ceder y Byoungwoo Kang al descubrir un material que puede almacenar una gran cantidad de energía y, al mismo tiempo, realizar la carga y la descarga de la batería del coche eléctrico con inusitada rapidez.

Las baterías de ión litio, como su propio nombre indica, trabajan en función del movimiento que realizan tanto los iones de litio —que llevan una carga eléctrica positiva— como los electrones —que llevan una carga negativa. Los electrones son pequeños y móviles, pero los iones de litio son mucho más grandes y, por consiguiente, más lentos. En una batería estándar de ión litio, uno de los dos electrodos se fabrica a partir de un material especial como es el fosfato de hierro-litio, LiFePO4,  y el otro electrodo se fabrica a partir del grafito. (Continuará)

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One Response to Los espectaculares avances de las baterías de ión litio (I)

  1. Sirenita dice:

    Cada día que pasa tengo mas deseos de comprar un coche electrico. El problema es que todavia en Catalunya no ha construido la infraestructura que lo permite. A ver si la Generalitat se esfuerza un poco mas en construir adecuadamente y a tiempo nuestro futuro.

    Sl2 🙂

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