Roberto / 19 octubre 2020

La nueva tecnología que podría duplicar la autonomía de los coches eléctricos

La nueva tecnología que podría duplicar la autonomía de los coches eléctricos está en pleno desarrollo. Conoce a continuación los detalles de la tecnología que cambiará la historia de la conducción, con el significativo incremento de la autonomía de los coches eléctricos.

Tecnología para mejorar la autonomía del coche eléctrico

El gran reto del desarrollo de la nueva tecnología para los coches eléctricos que tiene la finalidad de incrementar la autonomía, se encuentra en las baterías. La barrera a superar es el tiempo de carga y la baja densidad energética de las baterías. Las ofertas para particulares de Renting se orientan también a incluir coches con mayor nivel de autonomía.

La densidad energética de las baterías es muy baja. Para hacernos una idea, un litro de gasolina tiene, en números redondos, 10 kWh de energía almacenada. Es decir, un Tesla Model X  con la batería de 85 kWh equivaldría un depósito de 9 litros de gasolina, que pesa unos 10 kg en total (el depósito más el combustible). Sin embargo, las baterías del Tesla Model X pesan 350 kg. Para colmo, en las baterías de ión de litio no podemos utilizar toda su capacidad, ya que no se pueden descargar por completo ni tampoco llenar absolutamente al 100%, de modo que de esos 85 kWh realmente usaremos unos 78 kWh. Es como si en un coche de gasolina no pudiésemos utilizar los litros que quedan en el depósito cuando entramos en la reserva.

Un gran inconveniente de las baterías de los coches eléctricos es su baja densidad energética. Un litro de gasolina tiene 10 kWh de energía almacenada. Es decir, que con la batería de 85 kWh tendríamos un depósito de 9 litros de gasolina, que junto con el tanque, pesaría unos 10 kilos en total. La misma batería en un coche eléctrico pesaría 350 kilos aproximádamente, a lo cual hay que añadirle el hecho de que no se puede utilizar toda su capacidad y que no se puede cargar al 100% ni tampoco descargar por completo, por lo que el uso real que le estaríamos dando a los 85 kWh será de unos 78 kWh. Dado todo esto, sobresale la necesidad de mejorar la autonomía del coche eléctrico. 

A continuación describiremos varias alternativas de nuevas tecnologías que podrían duplicar la autonomía del coche eléctrico. 

Doble densidad energética del BMW

El fabricante bávaro BMW está desarrollando una tecnología que parte de las actuales baterías de litio y tiene el objetivo de duplicar su densidad energética para el año 2030. De esta forma se pasaría de una autonomía de 300 kilómetros a una de 600. Igualmente su línea de coches cero emisiones optimizaría su rendimiento frente a las exigencias de los conductores.

Resulta significativo que BMW ha invertido 200 millones de euros en la reciente inauguración del Centro de Competencia de alta Tecnología en Múnich, en el que un equipo de 200 expertos llevan a cabo investigaciones sobre baterías para coches híbridos y eléctricos. Además de la densidad energética, se realizan avances en aspectos como la vida útil, el rendimiento a diferentes temperaturas y la seguridad, entre otros. Todos ellos inciden en el precio de las baterías.

La tecnología disponible 3i sería abordada desde el mejoramiento de la tecnología de las celdas de energía. Se espera que tales desarrollos dupliquen la densidad de energía y afecten positivamente tanto al rendimiento operativo como a los costes de las baterías para los coches eléctricos.

La producción a gran escala y el reciclaje son dos aspectos previstos en el desarrollo de las baterías empleadas en los modelos electrificados de BMW. Teniendo en cuenta estos aspectos, las fábricas en Dingolfing (Alemania), Spartanburg (EE.UU.) y Shenyang (China) producen baterías para los coches de la compañía bávara.

Las baterías de litio

El avance previsto de la tecnología de las baterías de litio apunta en el siguiente orden progresivo: primero las baterías con electrolito sólido, luego vendrán las de electrolito de polímero y después se utilizarán las de electrolito sólido de cerámica. Para el desarrollo de esta última se cuenta con el talento del premio Nobel de Química 2019 John Banniste Goodenough.

A la tecnología de las baterías de electrolito sólido de cerámica se la denomina Gen 3. Actualmente se encuentra en la etapa de las pruebas de laboratorio, para luego cumplir con sus ciclos industrial y comercial. 

La empresa pública Hydro-Québec, que trabaja conjuntamente con el investigador, asumirá estos dos últimos ciclos posteriores al desarrollo en laboratorios. El desarrollo de la tecnología de las baterías de litio líquido, considerada la G1, fue el motivo por el cual sus pioneros, Goodenough, Wittingham y Yoshino, fueron galardonados en 2019 con el Premio Nobel de Química.

Por otra parte, Mercedes Benz desarrolla, en una línea diferente a la de Goodenough, la tecnología de baterías de polímero de metal de litio de estado sólido. A esta tecnología de medio plazo se le denomina G2 y trabaja con un polímero que baja la temperatura de 80 a 50°C, lo que incrementa la densidad y reduce el coste de la batería. Se prevé que para 2026 estará en el mercado.

Carbono alterado

Las investigaciones del equipo dirigido por Hun-Gi Jung en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea lograron un material de carbono-silicio que duplica la autonomía de los coches eléctricos. El cambio del ánodo de grafito de las baterías actuales por uno con el nuevo material cuadriplica su capacidad y soporta 500 ciclos. Esta tecnología es tan asequible que se prevé su pronta producción en masa y comercialización.

La batería de Nikola Motors

La empresa situada en Arizona, Estados Unidos, ha anunciado el desarrollo de una batería innovadora, que admite 2.000 ciclos de carga. Aunque en el anuncio se reservó la composición del material, adelantó que contiene litio y que ha disminuido sustancialmente la presencia de níquel, cobalto, aluminio y magnesio. Esta propuesta duplicará la autonomía del coche eléctrico al tiempo que reducirá su coste a la mitad.

También cabe destacar la reducción en un 40% del peso de la batería, aspecto ligado también a la reducción de las materias primas empleadas en su diseño y a la eliminación de material aglutinante. Resalta el uso del primer electrodo autoportante y un cátodo con mayor densidad de energía del ion-litio.

Nikola Motors afirma que los componentes, a pesar de contener sustancias tóxicas y costosas, son de fácil reciclaje. Un dato adicional que consolida la confianza en esta tecnología y en su carácter benéfico en términos ambientales es que la empresa está abierta a compartir su tecnología. Queda pendiente la demostración con un prototipo de batería que cumpla con los anuncios de la empresa.

La batería del millón de kilómetros

La propuesta de Samsung de una batería para coches eléctricos consiste en una batería de estado sólido. Las ventajas del desarrollo de este tipo de baterías se centran en la seguridad, estabilidad y mayor densidad que duplica la autonomía de los coches.

Para superar el tradicional problema del rápido deterioro de los materiales por las recargas, Samsung desarrolló un ánodo con una capa compuesta de carbono y plata, mientras que el cátodo está compuesto por níquel, manganeso y cobalto.

Samsung tiene un prototipo que consiste en una pequeña batería de 600 mAh, lo que representa una reducción a la mitad del volumen de una batería actual, sin incidir en el rendimiento. En términos numéricos esta tecnología permitirá duplicar la autonomía del coche y aprovechar 1.000 ciclos de recarga, es decir, un millón de kilómetros por batería.

La nueva tecnología que podría duplicar la autonomía de coches eléctricos tendrá también incidencia en el precio de estos vehículos y en su comercialización. Con miras al desarrollo de espacios más sostenibles y ciudades inteligentes, se espera que estos adelantos tengan una incidencia significativa en la sociedad.

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