Un «punto de inflexión» en la tecnología de vehículos eléctricos
Los automóviles totalmente eléctricos y sin emisiones están llegando rápidamente, y muchos de los principales fabricantes de automóviles se comprometen a cerrar la producción de vehículos a gasolina para 2030. Sin embargo, pasar a ser totalmente eléctrico a escala planetaria requiere un inmenso proceso de conversión para reforzar las redes eléctricas y construir más estaciones de carga así como vehículos eléctricos más eficientes, e impulsan nuevas tecnologías para obtener baterías más ligeras y baratas que ofrecen una carga más rápida y un mayor alcance.
Los vehículos híbridos, híbridos enchufables y totalmente eléctricos son cada vez más asequibles y la mejor tecnología se traduce en una mayor autonomía y una mejor aceptación por parte de los consumidores. «Los consumidores pueden ahorrar mucho dinero a largo plazo si se cambian a un vehículo eléctrico», afirma Chris Harto, de Consumer Reports, quien recientemente elaboró un estudio sobre los beneficios de tener un EV. Los obstáculos a la propiedad siguen siendo la ansiedad por la autonomía y la disponibilidad de las estaciones de carga, aunque el 71 por ciento de los encuestados dijo que cargaría la mayor parte del tiempo en casa.
«Los conductores estadounidenses están acostumbrados a tener fácil acceso a las gasolineras y es posible que no se den cuenta de que si tienen un garaje o una entrada personal, van a hacer la mayor parte de sus cargando en casa con un vehículo eléctrico», afirma Harto. «Si bien hemos descubierto que un conductor típico haría tan solo seis paradas al año en una estación de carga pública, una red más sólida de estaciones de carga rápida ayudaría a aliviar las preocupaciones de los compradores a la hora de cambiarse a un vehículo eléctrico».
Según los resultados de la encuesta de Consumer Report, los conductores más jóvenes tienen más probabilidades que los mayores de comprar un vehículo eléctrico para su próximo vehículo. Sin embargo, parece que, en general, hay un interés creciente entre los diferentes grupos. «Estos resultados muestran que existe un gran interés de los consumidores por los vehículos eléctricos, pero los consumidores necesitan que los fabricantes de automóviles les ofrezcan opciones más atractivas a precios competitivos», afirma Harto.
Esto nos lleva a una tecnología que realmente cambia las reglas del juego en el mundo de los vehículos eléctricos: las baterías de estado sólido.
Los límites de las baterías de iones de litio
En este momento, totalmente eléctrico y coches híbridos enchufables confíe en los paquetes de baterías de iones de litio. Estos baterías son similares a los que se usan en su computadora portátil o teléfono inteligente. Están fabricados con un electrolito líquido dentro de una carcasa que añade peso y puede volverse inestable a altas temperaturas. En los vehículos eléctricos, estas baterías se unen en una serie para formar paquetes de baterías que son lo suficientemente robustos como para alimentar el vehículo, pero el costo de extraer litio y fabricarlo añade un coste considerable para los coches totalmente eléctricos. Además, las baterías de iones de litio se degradan con el tiempo y pierden parte de su capacidad de recarga.
El rendimiento de los paquetes de baterías de iones de litio actuales que se utilizan en los vehículos eléctricos no se puede mejorar mucho más. Tienen una densidad de energía limitada en cuanto a la cantidad de electricidad que pueden almacenar, la cantidad de ciclos de carga que pueden soportar, la capacidad de soportar el calor extremo, y su producción sigue siendo muy cara. Sin embargo, hay muchas tecnologías avanzadas de baterías en camino. Una de las más prometedoras es la batería de estado sólido.
¿Qué son las baterías de estado sólido?
Las baterías de estado sólido no necesitan electrolito líquido, reemplazándolo por un electrolito sólido cerámico. La estructura básica es similar a la de una batería de iones de litio, pero al no utilizar líquido inflamable en su interior, la batería puede ser más ligera, segura y mucho más compacta. La tecnología no es nueva. De hecho, las baterías de estado sólido se han utilizado en marcapasos y relojes inteligentes durante años. Son más seguras de usar y más baratas de producir, a la vez que permiten tiempos de carga más rápidos y un mayor alcance.
Las baterías de estado sólido alcanzan una carga del 80 por ciento en solo 15 minutos y se agotan menos con varios ciclos de carga. Mientras que una batería de iones de litio comienza a degradarse después de 1000 ciclos, una batería de estado sólido mantiene el 90 por ciento de su capacidad después de 5000 cargas. Hasta ahora, el problema del uso de paquetes de baterías de estado sólido en vehículos eléctricos ha sido la aplicación de la tecnología a aplicaciones a gran escala. Pero eso también está cambiando.
Baterías de estado sólido de Solid Power
BMW y Ford Motor Company invertirán 130 millones de dólares en Potencia sólida, una empresa emergente de baterías de estado sólido con sede en Colorado. La empresa utiliza sulfuros para crear un electrolito sólido al que denominan batería totalmente de estado sólido o ASSB. Según el director ejecutivo de Solid Power, Doug Campbell, «hay varios grupos que afirman que las baterías son de estado sólido y utilizan más bien un electrolito híbrido que incluye componentes líquidos o de gel. Hemos eliminado por completo el electrolito líquido inflamable y lo hemos sustituido por nuestro electrolito de sulfuro sólido conductor de iones. Estos electrolitos híbridos sólido-líquido no aprovechan las ventajas de una mayor seguridad a nivel de célula y paquete, por lo que nos referimos a nuestra solución como ASSB para diferenciarla de una solución híbrida o semisólida».
Solid Power presume de que sus baterías tienen una densidad de batería de al menos un 50 por ciento mayor que las baterías convencionales de iones de litio para vehículos eléctricos. Estas nuevas baterías de estado sólido pueden recuperar el 90 por ciento de la carga en solo 10 minutos. Solid Power iniciará el proceso formal de calificación automotriz en 2022 y espera tener sus paquetes de baterías en vehículos eléctricos en 2026. Solid Power afirma que sus baterías durarán cerca de 400 000 millas, lo que significa que durarán más que la vida útil del propio vehículo.
La carrera por mejores baterías para vehículos eléctricos
«¡Señores, enciendan sus motores!» ¡La carrera por la supremacía del estado sólido ha comenzado! Además de Solid Power y sus conexiones con BMW y Ford, Hyundai está gastando 100 millones de dólares en SolidEnergy Systems, junto con el Instituto de Tecnología de Massachusetts, para producir sus propias baterías de estado sólido. Toyota se ha asociado con Panasonic para producir baterías de estado sólido para su próxima línea de vehículos totalmente eléctricos. Volkswagen apoya a QuantumScape, una empresa emergente de San José, California, que se separó de la Universidad de Stanford. Afirma haber desarrollado una batería de estado sólido lista para la producción que entrará en producción en 2024.
Estas empresas de estado sólido se enfrentarán cara a cara con algunas de las empresas más grandes y mejor capitalizadas del mundo, como CATL de China (valorada en 85 000 millones de dólares), LG Chem (62 000 millones de dólares), Samsung (37 000 millones de dólares), Panasonic (33 000 millones de dólares) e incluso Tesla (608 000 millones de dólares).
