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¿Cómo ha avanzado el mundo de las baterías de los carros eléctricos?

Los fabricantes de vehículos eléctricos buscan avances en la tecnología de baterías. Descubra las últimas mejoras realizadas en la industria de los automóviles eléctricos, según expertos.

David Vásquez Herrera
25 de abril de 2024 - 11:38 p. m.
Durante muchos años, los carros eléctricos se han diseñado para funcionar con baterías de litio. Una nueva tecnología plantea una alternativa en un año en el que estos vehículos serán clave para la transición energética.
Durante muchos años, los carros eléctricos se han diseñado para funcionar con baterías de litio. Una nueva tecnología plantea una alternativa en un año en el que estos vehículos serán clave para la transición energética.
Foto: Getty Images - Matt Cardy

Los fabricantes de los carros eléctricos han implementado avances en la tecnología de baterías para estos vehículos que se destacan cada vez más en la industria automotriz. En los últimos años, los investigadores y fabricantes han dedicado recursos considerables al desarrollo de baterías más eficientes, seguras y asequibles. Estos esfuerzos han dado lugar a innovaciones que prometen aumentar la autonomía de los vehículos eléctricos, reducir los tiempos de carga y mejorar la durabilidad de las baterías, lo que representa un paso crucial hacia un futuro de transporte más limpio y eficiente.

Dayro Sierra, ejecutivo comercial de Auteco Mobility y experto en movilidad eléctrica, resalta la creciente exploración de grandes fabricantes de baterías no solo en cuanto a materiales, sino también en diseño. Esta investigación se enfoca en determinar si las baterías convencionales de litio y fosfato de hierro y litio (LiFePO4 o LFP), así como las de níquel, manganeso y cobalto (NMC), realmente ofrecen el mejor rendimiento en términos de entrega y almacenamiento de energía en sus celdas.

El objetivo es lograr una mayor eficiencia energética con una capacidad reducida y aumentar significativamente la vida útil de las baterías con el tiempo. En este contexto, destaca el desarrollo actual de baterías de sodio por parte de CATL (empresa de baterías chinas), que ofrecen una mayor eficiencia con una menor capacidad de kilovatios. Este avance se debe tanto al material utilizado como a la disposición en las baterías, permitiendo una óptima transferencia de energía hacia el motor del vehículo.

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Los expertos explican por partes los avances y desafíos a futuro de las baterías de los carros eléctricos:

Materiales y diseños

Según Sierra, en cuanto a los materiales, las baterías de sodio están centrando su atención en la nanotecnología. La reducción de peso y la optimización de los materiales pueden conducir a una mejor eficiencia energética y un rendimiento superior.

Esto cobra particular importancia debido a que las altas temperaturas son una causa principal de descarga, tanto en la transferencia de energía de la batería al motor como en la recepción. “Es necesario garantizar que la química de la batería no se vea afectada durante la carga y descarga de las celdas, así como asegurar una mayor vida útil de la batería al cargar un vehículo. Estos son aspectos que los principales fabricantes continúan explorando activamente”, sostiene.

Desafíos

En cuanto a los desafíos que enfrentan los grandes fabricantes, la disponibilidad de materiales es un aspecto a priorizar. El alto costo de las composiciones químicas de cada celda es un factor significativo. Además, otro desafío radica en cómo lograr una mayor autonomía mediante la eficiencia de los materiales. “La autonomía se entiende como el porcentaje de descarga que, con el tiempo, determinará la vida útil o estado de salud (SOH) de cada una de las baterías”, explica.

Luis Jiménez, experto en vehículos eléctricos, identifica varios desafíos técnicos que los fabricantes de automóviles enfrentan al intentar desarrollar baterías más eficientes y económicas. Algunos de ellos son:

  • Densidad de energía: Para el experto, aumentar la densidad de energía de las baterías es importante para mejorar la autonomía de los vehículos eléctricos. Los fabricantes están constantemente buscando formas de aumentar la cantidad de energía que una batería puede almacenar por unidad de peso o volumen.
  • Durabilidad y vida útil: Mejorar la durabilidad y la vida útil de las baterías es un factor importante para reducir los costos a largo plazo y aumentar la confianza del consumidor en los vehículos eléctricos.
  • Costo: De acuerdo con Jiménez, reducir el costo de las baterías es fundamental para hacer que los vehículos eléctricos sean más accesibles para un público más amplio. Buscando formas de mejorar la eficiencia de los procesos de fabricación, así como de reducir el uso de materiales costosos en la construcción de las baterías implementando otros materiales.

Seguridad

Sierra enfatiza la importancia de la seguridad de las baterías, destacando que cada fabricante lleva a cabo una serie de pruebas exhaustivas para comprender las posibles eventualidades en diversas condiciones. Estas pruebas incluyen la evaluación de la permeabilidad, que implica sumergir las baterías en agua, incluso salada, así como exponerlas al fuego, calor, impacto y tensiones mecánicas para garantizar la seguridad de los ocupantes. “Este enfoque busca identificar las reacciones en cada diseño con el fin de salvaguardar a los pasajeros y avanzar hacia la implementación de materiales más resistentes”, señala.

Asimismo, para abordar las bajas temperaturas, se están utilizando sistemas de calefacción para reducir el impacto en el entorno térmico, mientras que en condiciones de alta temperatura se emplean sistemas de refrigeración para mantener la eficiencia en diversas situaciones. Cada fabricante desarrolla su propia estrategia de diseño, ya sea a través de ventilación mecánica o sistemas de refrigeración preinstalados, adaptándose a las demandas específicas del funcionamiento en vehículos eléctricos en comparación con los motores de combustión.

A su turno, Jiménez destaca que, los desarrolladores de vehículos eléctricos están abordando activamente las preocupaciones sobre la seguridad y la durabilidad de las baterías, especialmente en condiciones extremas de temperatura, a través de una variedad de enfoques técnicos y tecnológicos:

  • Sistemas de gestión térmica: Los vehículos eléctricos están equipados con sistemas de gestión térmica sofisticados que controlan la temperatura de la batería para mantenerla dentro de rangos seguros y óptimos de funcionamiento. Esto ayuda a prevenir el sobrecalentamiento en condiciones de calor extremo y la congelación en condiciones de frío extremo.
  • Pruebas: Los fabricantes realizan pruebas en laboratorio y en condiciones reales para evaluar la seguridad y la durabilidad de las baterías en una amplia gama de condiciones climáticas y de uso. Estas pruebas ayudan a identificar y abordar cualquier vulnerabilidad potencial en el diseño de la batería.
  • Desarrollo de mejores materiales: Los avances en la tecnología de materiales están permitiendo el desarrollo de baterías más seguras y duraderas. “Por ejemplo, el uso de electrolitos sólidos en lugar de líquidos puede mejorar la estabilidad térmica de las baterías y reducir el riesgo de incendio en caso de fallo”, explica Jiménez.
  • Educación: Es importante para el experto que se trabaje para educar a los conductores sobre el funcionamiento seguro de los vehículos eléctricos y proporcionar pautas sobre cómo mantener y operar las baterías de manera adecuada, especialmente en condiciones climáticas extremas o de consejos de como cargar la batería para su mayor durabilidad.

Carga rápida

Para Sierra, la carga rápida resulta fundamental para optimizar los tiempos de operatividad y funcionalidad de los vehículos eléctricos. Este avance se está aproximando cada vez más a la paridad con los automóviles de combustión, lo que sugiere que pronto será posible realizar cargas en tan solo 5 a 10 minutos. Sin embargo, también se destaca la importancia de las cargas lentas a medida que avanza el tiempo, para equilibrar o nivelar las celdas, teniendo en cuenta la química interna específica de la batería. A pesar de ello, las cargas rápidas siguen siendo un factor clave para la funcionalidad óptima del vehículo.

Formas de almacenamiento de energía

Además, Sierra señala que, se están investigando nuevas formas de almacenamiento de energía, y grandes fabricantes como Tesla están llevando a cabo estudios continuos al respecto. Un ejemplo de esta tendencia es el lanzamiento de Xiaomi de su primer modelo de camioneta, que está generando un gran interés en China y Europa. Todos los fabricantes están en constante desarrollo, e incluso colaboran entre sí, como se evidencia en los avances en las celdas de almacenamiento de hidrógeno.

Esta tecnología ofrece un valor agregado significativo al reducir los tiempos de carga, a pesar de los desafíos que plantea la infraestructura de hidrogeneras. Cada marca está llevando a cabo investigaciones continuas en preparación para el futuro, que se prevé estará marcado por la transición hacia energías renovables y cero emisiones.

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Reciclaje y reutilización de las baterías

En lo que respecta al tema del reciclaje y reutilización de las baterías, se están realizando esfuerzos, aunque aún no existe un esquema claro, ya que en su mayoría se observa un enfoque de reemplazo en lugar de reutilización. Según la experiencia de Sierra en Auteco Mobility, se identifican tres etapas:

  • 1. En primer lugar, se realiza un análisis de la química y tecnología de la batería para equilibrarla o repararla, asegurando así que pueda completar todos sus ciclos y tener una mayor longevidad como una unidad sellada completa.
  • 2. Posteriormente, se reutiliza la batería en equipos industriales, iluminación, aire acondicionado, refrigeración y otros dispositivos, donde se puede realizar un proceso de carga, incluso mediante paneles solares. Esto permite aprovechar al máximo las baterías, aunque tal vez no proporcionen la misma autonomía que antes, sí ofrecen una carga útil que optimiza su utilidad.
  • 3. Finalmente, está el proceso de reciclaje de las baterías. Auteco Mobility, por ejemplo, ha establecido una alianza con Altero, la primera empresa en América Latina dedicada a explorar la reutilización y garantizar el reciclaje de hasta el 98% de las baterías sin generar residuos dañinos para el ecosistema. Para Sierra, Altero representa una economía circular, donde todas las partes y materiales de una batería que ha llegado al final de su vida útil pueden ser reutilizados, evitando así un impacto ambiental significativo y proporcionando una solución ambientalmente responsable.

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