Las baterías actuales permiten a los vehículos eléctricos recorrer largas distancias y se cargan en tiempos razonables. Sin embargo, los investigadores trabajan por mejorarlas aún más con nuevos enfoques y gracias a la tecnología de iones de litio.

“Para Porsche en particular, el alto rendimiento de carga juega un papel clave”, dice Stefanie Edelberg, ingeniero de Porsche Engineering, quien agrega que “la conducción deportiva agota la batería más rápido y el cliente no quiere estar una hora delante del enchufe para tener su vehículo preparado para seguir haciendo kilómetros”.

Y lo cierto es que los conductores ya no tienen que hacerlo. “La tecnología de baterías para automóviles funciona bien en la práctica, incluso en términos de rendimiento, carga y vida útil”, dice Dirk Uwe Sauer, profesor de Tecnología de Sistemas de Almacenamiento y Conversión de Energía Electroquímica en la Universidad RWTH de Aachen.

“Sin embargo, varias propiedades extremas no se pueden combinar. No puedes tener todo a la vez”, señala.

¿Carga ultrarrápida combinada con una alta densidad de energía? Eso no es posible porque la vida útil se vería afectada por esta combinación.

Sauer se muestra escéptico sobre los informes de los medios acerca de supuestas baterías milagrosas, porque generalmente se suele optimizar un solo parámetro en detrimento de otros. “No puede existir una batería universal para todo tipo de uso”, dice.

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Alta densidad energética

Los sistemas de almacenamiento de energía para vehículos eléctricos mejoran constantemente, pero las celdas de iones de litio seguirán siendo la tecnología elegida en el futuro previsible. Esto se debe a que la alta reactividad del litio y la elevada densidad energética de las celdas permiten almacenar una gran cantidad de energía en un espacio pequeño.

Estas baterías son, además, muy robustas, lo que les permite soportar alrededor de 2.000 ciclos de carga en un vehículo totalmente eléctrico a una gran profundidad de descarga antes de perder su utilidad. A pesar de ello, los desarrolladores creen que podrían durar varias veces más. Otra ventaja de una batería de ion-litio es que no tiene el efecto memoria de las baterías de níquel-cadmio: en el caso de descargas parciales frecuentes, “recuerdan” el requerimiento energético típico y ajustan su capacidad a él.

Al contrario de lo que algunos puedan pensar, la tecnología de iones de litio todavía no ha tocado techo.

Existen en este momento muchas oportunidades de desarrollo en términos de química y diseño. La densidad de energía, de hecho, aumentará presumiblemente con los años.

Según los científicos del Instituto Fraunhofer de Investigación de Sistemas e Innovación (ISI), la densidad de energía casi se ha duplicado durante la última década en las celdas de batería de iones de litio de gran formato para automóviles eléctricos, hasta alcanzar una energía específica media de 250 Wh/kg (o 500 Wh/l de densidad energética). Al ritmo actual, es probable que en 2030 estas cifras se hayan duplicado.

También hay otras propiedades de las baterías de iones de litio que son susceptibles de mejora. “Los mayores desafíos son la carga rápida y la seguridad”, informa Stefano Passerini, director del Grupo de Investigación de Electroquímica de Baterías del Instituto Helmholtz de Ulm.

“Una carga rápida al 80% en 15 minutos o menos haría que los vehículos eléctricos fueran aún más atractivos. Sin embargo, los requisitos de seguridad también aumentan junto con la carga rápida”, asegura.

Efectos de la carga rápida

La carga rápida es un desafío porque los átomos de litio migran a los cristales de carbono del electrodo durante la carga. Al descargar, se recuperan de allí.

Sin embargo, “cuanto más rápido se carga la batería, mayor es el riesgo de que los portadores de carga se peguen a la superficie de los cristales, formando una capa metálica y dañando así la celda”, explica Sauer.

De modo que la capacidad y la potencia disminuyen con cada carga rápida. En casos extremos, puede incluso llegar a producirse un cortocircuito.

“Desafortunadamente, definir el término ‘demasiado rápido’ no es tarea fácil”, dice Sauer, quien menciona que “actualmente, se están llevando a cabo diversas investigaciones para poder detectar este problema en el laboratorio y en el propio vehículo”.