Coche Eléctrico

Coche Eléctrico

La revolución eléctrica del automóvil ya está aquí. El Blog del Coche Eléctrico quiere ser una herramienta para entender uno de los grandes desafíos que afrontará el hombre en los próximos 10 años. Un espacio de debate para conocer las fases del proceso, cómo afectará a nuestras vidas y cómo serán los transportes del futuro aportando argumentos para poner a prueba a los escépticos, a los puristas e incluso a los inmovilistas.

Súper baterías para el futuro

Por: | 24 de junio de 2011

 

Bateria de litio
 
Popularizadas por los teléfonos móviles y los ordenadores portátiles, las baterías de litio son también las protagonistas en los coches eléctricos modernos. Pero no todas las pilas de litio son iguales y, básicamente, se diferencian por el material utilizado en el cátodo, uno de los componentes principales de estos acumuladores.

Científicos e ingenieros ensayan ahora nuevos materiales que podrían multiplicar por cinco, e incluso por 10, el rendimiento de las baterías actuales. Y aunque queda mucho camino por recorrer, las primeras pilas del futuro podrían llegar al mercado en unos cinco años. 

A grandes rasgos, una batería de litio funciona por el movimiento de los iones de litio entre dos electrodos, denominados ánodo y cátodo. Los electrodos están separados por una membrana, y todo el conjunto se encuentra sumergido en una sustancia o electrolito que funciona como conductor y que, casi siempre, es un líquido basado en sales de litio.

Cuando la batería está en recarga, los iones se desplazan del cátodo al ánodo, fijándose en este último. En cambio, si la pila está en descarga, o utilizándose, los iones se sueltan del ánodo y terminan agrupados en el cátodo. 

Funcionamiento interno / Battery University 

En la mayoría de baterías de litio actuales, el ánodo es de carbón, pero el cátodo puede ser de cobalto, manganeso, fosfato de hierro u otros metales. En los coches eléctricos, lo más común ahora son las pilas de litio con manganeso y con una mezcla de níquel, manganeso y cobalto (NMC, en adelante). Aunque hay marcas, como la china BYD, que apuestan por los acumuladores de litio con cátodos de fosfato de hierro. 

Cronológicamente, las baterías de litio con cátodos de cobalto se empezaron a comercializar en 1994; las de manganeso, en 1996; las de fosfato de hierro, en 1999, y las de NMC, en 2003. Hoy en día se utilizan todas las variantes, aunque las de NMC ofrecen la mejor relación entre potencia, autonomía y duración.

Pilas de aire y con nanotecnología
Una de las alternativas más prometedoras son las pilas con cátodos de aire y ánodos de litio. Estas baterías ofrecen un potencial de densidad energética (o autonomía) entre 5 y 10 veces superior al de la media de acumuladores de litio actuales. Según datos de Battery University, tienen una capacidad teórica de hasta 13.000 Wh/kg, frente a los 190 Wh/kg de las pilas de litio con cátodos de cobalto y los 180 de las de NMC. La mala noticia es que los científicos señalan que tardarán al menos una o dos décadas en poder comercializarse. IBM y Excellatron son algunas de las empresas que están desarrollando esta tecnología.

Otra vía de investigación son las baterías con aire y aluminio, en vez de aire y litio, que tienen costes inferiores y una capacidad teórica también menor, aunque todavía impactante y muy superior a cualquier propuesta de ahora: hasta 8.000 Wh/kg.

Un tercer camino en ensayo son los acumuladores de litio con cátodos de azufre, que ofrecen una capacidad energética teórica de 550 Wh/kg y una densidad de potencia (o prestaciones) de 2.500 Wh/kg. Además, estas baterías pueden funcionar a temperaturas de hasta 60 grados bajo cero. Los desafíos pendientes: mejorar la duración, porque empiezan a degradarse después de tan solo 40 o 50 ciclos de carga y descarga (2.000 en las de NMC), y su funcionamiento a altas temperaturas, todavía inestable. Desde 2007, los ingenieros de la universidad de Stanford, en California, trabajan para solventar estos inconvenientes.

Por último, algunos investigadores han creado ánodos con nanotecnología para las baterías de litio. La estructura interna del ánodo está fabricada con un material compuesto mezcla de silicio y carbón, mientras que el recubrimiento es de grafito. Resultados: funcionamiento estable y una capacidad hasta cinco veces superior que la media de baterías de litio. Esta alternativa es una de las más avanzadas a nivel comercial y podría llegar a la calle en unos cinco años. Pero como todas las propuestas, tiene todavía puntos débiles: en este caso, problemas estructurales cuando se insertan o extraen iones de litio a gran escala, algo que sucede, por ejemplo, durante una recarga rápida en un poste de alta potencia.

Hay 9 Comentarios

Sin lugar a dudas un report muy interesante, perfectamente definido y con una verborrea al alcance de los que finalmente deberán hacer la toma de decisión sobre qué, cómo y cuándo, (usuario final). Mi más sincera enhorabuena por el reportaje Sr. Baeza.

Para quien quiera más información de este apasionante tema Colin Wessell es el investigador que está liderando esta investigación y Yi Cui es su mano derecha. Ambos de la Universidad de Stanford.
Hay diferentes proyectos abiertos en el mundo sobre las alternativas para las baterías, pero este sin duda, me parece el que mejor camino lleva hacia el éxito.
Tenéis más información en http://bit.ly/tlbqRU

pequeño saltamontes, en tu repaso de futuras tecnologías para baterías te has dejado la más importante, la EESU de EEStor, aunque también es cierto que esta tecnología esta "secuestrada" temporalmente ya que supondría el fin del petróleo como combustible de automoción y la quiebra de los países de la OPEP.

Como en todos los desarrollos se abren caminos paralelos y con el tiempo hay algunos mas exitosos que otros ya sea por la relacion costo/beneficio eficiencia/inversion etc
Es un proceso que recien comienza y creo que veremos varios cambios hasta que se logre llegar a un standard eficiente.
Estan abierta las puertas de un mercado de billones de euros a aquellos que se arriesguen a invertir en este campo de investigacion, pues adelante !.

Ignacio de www.123tecnologia.com

Para Pepote: las principales compañías petrolíferas se han puesto a investigar en le tema del hidrógeno, pero dudo de que avancen mucho. El hidrógeno no se encuentra libre en nuestro entorno, hay una forma limpia de generarlo (hidrólisis eléctrica del agua) y una "sucia" (a partir del gas natural). Adivina cuál se usa muy mayoritariamente. Y una vez lo tienes, es un problema almacenarlo y transportarlo, ocupa volúmenes inmensos y se escapa por los poros de todos los contenedores, así que hay que mantenerlo a muy alta presión. Demasiados inconvenientes.

Yo estoy convencido que es una cuestión de desarrollo. En cuanto se empiecen a fabricar vehículos eléctricos, comenzarán a innovar seriamente con las baterías. Pero ojo que pretenden hacer la jugada, es decir, alquilar las baterías(Renault por unos 75 euros mensuales) más lo que el cliente pague por las cargas. Intentan generar un beneficio de un servicio que no ofrecen, algo así como: "Ya que están habituados a pagar por la gasolina, también lo harán por las baterías". Pues no, muy mal, esto es latrocinio.

Mi duda, de todos modos es porque aparentemente no se apuesta por la celula de combustible y el hidrogeno como almacén de energía. No creo que sea por el sindrome hinderburg, sino más bien porque no tiene detras el apoyo de ningun grupo empresaril ( pretroleras, electricas...) que implusen el desarrollo de la infraestructura de distribución.

Yo creo que a la larga tendrémos que acostumbrarnos a usar baterias independientemente de los pros y contras que tengan. Lo que cuenta es que estamos mejorando cada día, gracias por la información.

Hay desarrollos muy interesantes en España orientados al aumento de la eficiencia energetica en un vehiculo electrico que se propone aqui: ( www.autogen.es ) y esperemos que pronto se ofrezca al mercado ya que es el unico proyecto de I+D que conozco y que ofrece un plan B en el campo energetico, ademas del resto de propuestas muy bien fundamentadas que me han encantado de principio a fin. Propuestas señores. Eso es lo que hace falta, y esta gente las hace. Me quede muy encatado.

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Sobre los autores

Luis Pérez-Sala, expiloto de Fórmula 1, y Manuel Gómez Blanco, su gerente entonces y también periodista, han probado para El País todos los nuevos modelos que han salido al mercado en España en los últimos 20 años. Ahora, con la llegada del coche eléctrico, afrontan una nueva etapa en su viaje por las tecnologías del automóvil. Y contarán con la ayuda de Marcos Baeza, periodista especializado en motor.

Manuel Gómez BlancoManuel Gómez Blanco.
Periodista, expiloto y único jurado español de los premios World Car of the Year (WCOY) y Green Car of the Year.

Luis Pérez-SalaLuis Pérez-Sala.
Piloto de Fórmula 1 en 1988 y 1989, Campeón de España de Turismos y Campeón de España de GTB (Gran Turismo).

Marcos BaezaMarcos Baeza.
Periodista especializado en tecnologías del automóvil y piloto amateur.

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