Comprender los caminos que está tomando la industria automotriz para desarrollar baterías más eficientes, duraderas y de carga más rápida7 de febrero de 2022 · 15 minutos de lectura.La electrificación de la flota de automóviles del mundo avanza a un ritmo acelerado.El último informe de la Agencia Internacional de la Energía (organismo internacional que promueve la industria energética) indica que en 2021 se vendieron en el planeta 6,6 millones de coches eléctricos, una cuota de mercado del 8,57%.Es más del doble que en 2020. Y, si nos remontamos a 2012, el total de coches eléctricos vendidos en todo ese año representa lo que se vendió en tan solo una semana de 2021. En otras palabras, que el futuro de los coches es eléctrico, pocos lo dudan.Pero, ¿cuál es el papel de las baterías en esta historia?Hasta que llegue al punto en que los eléctricos superen la producción de vehículos con motores de combustión interna, existen algunos desafíos en el camino.Como la ampliación de la red de recarga, por ejemplo.Y si solo pensamos en el coche en sí, no cabe duda de que las baterías son el punto crucial.Es por ello que prácticamente todos los fabricantes (así como el gobierno de muchos países, además de universidades y otras empresas del sector) han estado invirtiendo fuertemente en la investigación y desarrollo de estos componentes.Las baterías de iones de litio son el estándar actual para los coches eléctricos.Surgieron a principios de la década de 1990, centrados principalmente en la electrónica.Su migración a los autos eléctricos fue natural, pero el rango fue un factor limitante.El Nissan Leaf, pionero entre los vehículos 100% eléctricos contemporáneos, podía recorrer unos 160 km con una sola carga de batería.A día de hoy, ya existen modelos con una autonomía de más de 500 o 600 km.El tiempo de recarga también fue un tema crucial, y hay muchos más importantes.El costo es uno de ellos: las baterías de los automóviles eléctricos son el componente más costoso.Otro problema es el electrolito líquido altamente inflamable: imagine los posibles escenarios en un accidente.Por lo tanto, deben embalarse en compartimentos de seguridad que son pesados ​​y ocupan mucho espacio.Además, el cobalto, uno de sus elementos más utilizados, es caro y tóxico.Esta breve lista da la dimensión del desafío.La estructura de una batería está compuesta por el ánodo (electrodo positivo), el cátodo (negativo), el separador de las dos polaridades y el electrolito conductor.Cuando se conecta a un circuito eléctrico, la corriente eléctrica se genera por la migración de electrones del ánodo al cátodo, a través del electrolito, mientras que los iones de litio hacen lo contrario.El flujo se invierte cuando se recarga la batería."Gran parte de la investigación actual está relacionada con la combinación de materiales utilizados en las baterías y en su diseño", explica Raúl Beck, investigador del área de baterías y coordinador de la Comisión Técnica de Vehículos Eléctricos e Híbridos de SAE BRASIL.Al mismo tiempo, otra tendencia actual, según Fátima Rosolem, investigadora del área de baterías del CPqD (organización dedicada a la investigación y desarrollo de tecnologías e innovación), es el uso de la nanotecnología."La estructura molecular de los materiales se reorganiza para, por ejemplo, mejorar el flujo y la acomodación de los iones, con el fin de mejorar su rendimiento".Ser capaz de equilibrar tantas demandas sobre las baterías de los coches eléctricos es uno de los grandes retos.Un ejemplo es la batería de titanato de litio, que ofrece una autonomía y una vida útil mucho más largas, pero el coste del titanio hace inviable su uso a gran escala.En otras palabras, la manta es corta.Además, una cosa es obtener los resultados en el laboratorio, en un experimento controlado.Otra es llevarlo a una producción en serie, en la que se necesita repetir el resultado con un mínimo margen de variación.En este juego de tira y afloja, el tema del cobalto ya se está resolviendo, con su sustitución por otros elementos más accesibles y no tóxicos.Es lo que ocurre, por ejemplo, en las nuevas baterías para coches eléctricos desarrolladas por Tesla, bautizadas como 4680. En lugar de cobalto, el cátodo utiliza níquel.Además, en lugar de grafito, el material más común en el ánodo, el 4680 utiliza silicio, abundante en la Tierra y que también reduce los costos.El nombre 4680 proviene de sus medidas.Cilíndrico, tiene 46 mm de diámetro y 80 mm de altura.Pero, creado desde cero, el diseño es la base de la innovación.El 4680 ocupa la mitad del espacio y genera la misma energía que una batería Model Y actual (ambas son de iones de litio), según la compañía de Elon Musk.Tesla dice que el costo por kilómetro se ha reducido en un 56 %, ofrece un 16 % más de alcance y su estructura reduce el tiempo de carga a solo 15 minutos, y todavía tiene una vida útil de 1 millón de kilómetros.Además, tras 4.000 ciclos de carga y descarga, mantiene el 90% de su capacidad.Debería equipar el primer Tesla en 2023.La batería Blade, de la china BYD, es otra solución reciente, compuesta por fosfato de hierro y litio.“Es una composición desarrollada por BYD y que es más estable, con menos deterioro, lo que permite más ciclos de recarga”, dice Adalberto Maluf, director de marketing y sustentabilidad de BYD en Brasil.“Su diseño también facilita el reciclaje, que es importante desde el punto de vista medioambiental y económico. Recuperar litio de baterías viejas cuesta un 20% del valor del litio puro”, destaca Maluf.Pero la principal baza de Blade es su arquitectura, que aprovecha mejor el espacio, con celdas alargadas y delgadas -en forma de navaja, como sugiere su nombre en inglés- y con bordes resistentes.Encajan en un panel de aluminio con forma de adoquín de alta resistencia.De esta forma, pasan a formar parte de la estructura del paquete, prescindiendo de la mayor parte de vigas de apoyo y traviesas.En el mismo espacio y con menos peso, es posible tener un 50% más de paquetes de baterías, y aún puede recibir sucesivas cargas rápidas sin problemas.Pero la seguridad es su atributo más fuerte.Blade superó todas las pruebas de perforación y aplastamiento, con resultados mucho mejores que los de fosfato de hierro y de iones de litio de la arquitectura tradicional.No hubo fuga de electrolito, aumento de temperatura o explosión.Ya equipan vehículos de pasajeros BYD, como el Tan EV, que pronto llegará a Brasil.Quien ha estado movilizando a la industria del automóvil -y tratada como el santo grial de los coches eléctricos- es la batería de estado sólido.Como su nombre indica, no utilizan electrolito líquido, sino un electrolito sólido.Hoy en día, están presentes en dispositivos como relojes inteligentes y marcapasos.¿Y cuál es el motivo de tanta expectación con respecto a estas baterías?El primer punto es la seguridad.Un elemento sólido toma el lugar del electrolito líquido e inflamable.Por lo tanto, se reduce la posibilidad de incendio o fuga de elementos químicos.También retiene más energía (es decir, más autonomía) a un menor costo, con tiempos de recarga más rápidos en uso normal.Esto se debe a que los iones se mueven a mayor velocidad y es más estable.¿Ford, GM, Stellantis, Renault-Nissan-Mitsubishi, BMW, Mercedes-Benz, Volkswagen?Prácticamente todos los grupos automovilísticos están invirtiendo en esta tecnología, no solo con desarrollo propio, sino también con alianzas.Pero Toyota fue el primero en anunciar el uso de baterías de estado sólido en un vehículo, cuyo lanzamiento está previsto para 2025. La marca no revela detalles de la tecnología, pero es seguro que un modelo híbrido será el primero en usarla.¿El motivo?La curva de aprendizaje.“La tecnología híbrida se presenta como una gran opción para mantener los costos de un modelo de producción a bajo precio, además de proporcionar una introducción más rápida de estas baterías al mercado”, dice Toyota, en nota, al Jornal do Carro."Las baterías de estado sólido se cargan y descargan de manera diferente a las baterías convencionales. Por lo tanto, usarlas en un contexto híbrido puede proporcionar una imagen más amplia antes de combinarlas con un automóvil 100 % eléctrico".Se considera que las baterías de metal-aire tienen un buen potencial para ser una alternativa viable y más eficiente a las baterías de iones de litio actuales.Todavía se encuentran en una etapa preliminar de desarrollo, pero en teoría, una batería de litio-oxígeno (Li-O2) podría contener una carga mayor.El oxígeno en el aire es el cátodo, lo que significa que no hay necesidad de almacenar baterías.Independientemente de la tecnología, una cosa es segura: el reciclaje de baterías jugará un papel fundamental en la vida de los coches eléctricos - como Adalberto Maluf, de BYD (quien también es presidente de ABVE, la Asociación Brasileña de Vehículos Eléctricos), destacó en relación con el costos de litio.Maluf explica que las baterías deberían tener una segunda fase de uso, cuando su capacidad baje a alrededor del 70%.“Luego, entre un 70% y un 35%, las baterías se utilizarán en una segunda aplicación, en sistemas de energía estacionarios”, dice.Por lo tanto, pueden utilizarse para almacenar la electricidad producida por los sistemas de energía solar y eólica.“Actualmente estamos trabajando en proyectos de batallones fronterizos y antenas en lugares alejados de la red de distribución. Pero por ahora usamos baterías nuevas”.La idea es que, en el futuro, las baterías retiradas de los vehículos migren a esta segunda aplicación.Luego, al llegar al 35% de su capacidad, el reciclaje será su destino.Teniendo en cuenta que las estimaciones indican que hay casi 1.500 millones de vehículos circulando hoy en el mundo, lo cierto es que hay espacio para más de una tecnología de baterías.Además, en un futuro no muy lejano, tendrás un coche eléctrico en tu garaje.19 de mayo · 5 minutos de lectura.19 de mayo · 16 minutos de lectura.18 de mayo · 8 minutos de lectura.18 de mayo · 8 minutos de lectura.Reciba actualizaciones, reseñas y noticias del Jornal do Carro directamente en su correo electrónico.Reciba las últimas noticias del Jornal do Carro directamente en su correo electrónico.Es rápido.Es fácil.Es gratuito.Complete su registro para recibir las últimas noticias del Jornal do Carro directamente en su correo electrónico.