Para que los vehículos eléctricos y los híbridos enchufables puedan competir con los coches movidos por combustibles fósiles, el precio de las baterías tiene que bajar entre un 50 y un 80 por ciento, según cálculos recientes del Departamento de Energía de Estados Unidos. Para llegar a ese punto quizá haga falta inventar un tipo completamente nuevo de batería, pero es muy probable que baste con mejorar las baterías de ion-litio que dan energía a la generación actual de coches eléctricos.
Recargado: los coches eléctricos como el Nissan Leaf, que vemos cargándose en esta foto, son caros. Si las baterías fueran más baratas esta situación podría cambiar.
Para 2015 Estados Unidos podría tener una capacidad de producción de baterías para abastecer 500.000 coches al año. Pero en 2012, debido a su elevado precio, la venta de vehículos eléctricos no llegará siquiera a una décima parte de esa cifra en Estados Unidos. En consecuencia, los fabricantes norteamericanos de baterías avanzadas han tenido problemas para seguir a flote. A123 Systems ha quebrado. Dow afirmó que su sociedad fabricante de baterías Dow Kokam había tenido pérdidas significativas. Y este año se ha construido una fábrica de LG Chem para producir baterías para el Chevrolet Volt, pero la planta está parada, esperando que aumente la demanda.
Los vehículos eléctricos consumen menos que los coches convencionales, pero esa ventaja económica casi desaparece debido al coste de las baterías. El paquete de baterías para el Chevrolet Volt cuesta unos 8.000 dólares (unos 6.300 euros). La batería del Nissan Leaf, más grande, cuesta unos 12.000 dólares (unos 9.400 euros).
El coste de la batería para el Leaf podría bajar de los 4.000 dólares (unos 3.100 euros) para 2025, según un estudio reciente de McKinsey, y para lograrlo bastará con aumentar la escala de producción de las baterías, forzar una bajada de costes de los componentes mediante la competencia y duplicar la densidad de energía de las baterías, lo que reduce los costes de materiales.
Una start-up, Envia Systems, ya ha construido prototipos de pilas de ion-litio que almacenan aproximadamente el doble de energía que las mejores baterías convencionales de este tipo y se pueden recargar cientos de veces (ver “Un gran avance en la capacidad energética de las baterías” y “Business Impact: ¿Debería haber apoyo gube amental para la investigación aplicada?”)
Y, algo que es clave, se parecen lo suficiente a las baterías de ion-litio existentes como para que se puedan fabricar con la maquinaria que ya está disponible. No obstante, aún hay que depurar la tecnología, y podrían pasar unos años hasta que empiecen a aparecer como componentes de los coches, según afirma la empresa.
Jeff Dahn, investigador de baterías de ion-litio en la Universidad Dalhousie (EE.UU.) afirma que coches como el Leaf y el Volt usan un tipo especial de pila plana de ion-litio hecha con una maquinaria desarrollada recientemente y que sigue siendo relativamente lenta. La fabricación de las pilas cilíndricas de ion-litio convencionales cuesta aproximadamente la mitad, porque usan maquinas mucho más rápidas y se fabrican a una escala mayor. Dahn también señala que gran parte de los componentes, como una película plástica que separa los electrodos en la batería, tienen el precio inflado. “No me dirás que el coste de los separadores no puede abaratarse”, comenta.
No todo el mundo cree que las baterías de ion-litio puedan llegar a tener un precio lo suficientemente barato como para que los vehículos eléctricos compitan con los que usan combustibles fósiles (ver “La tecnología de A123 no era lo bastante buena”). Toyota, por ejemplo, investiga cambios mucho más dramáticos en el diseño de las baterías. Un tipo de las que está desarrollando sustituye el electrolito líquido de una batería de ion-litio convencional por un material sólido, lo que posibilita toda una serie de cambios en el diseño de la batería que permitirían hacer el sistema más pequeño y reducir su coste. Gracias a estas baterías en estado sólido y a otras tecnologías se podría reducir el tamaño del paquete de baterías hasta en un 80 por ciento, según Toyota. Sakti3, una start-up ligada a GM, también está desarrollando baterías en estado sólido y hace poco empezó a mandar prototipos a sus clientes potenciales para que las prueben, afirma la directora general de la empresa, Ann Marie Sastry (ver “TR10: Baterías de estado sólido”).
24M, una start-up recién creada con sede en Cambridge, Massachusetts (EE.UU.) está utilizando un enfoque distinto. En vez de una batería sólida, la empresa desarrolla un cruce entre una batería y una pila de combustible en el que los electrodos de la batería son un líquido viscoso que se puede bombear. El material de almacenaje de energía podría guardarse en tanques baratos y después bombearse a un pequeño aparato para generar energía (ver “Una batería de coche a mitad de precio”).
A pesar de su novedoso diseño, las baterías sólidas y la tecnología de 24M siguen funcionando gracias a la química de ion-litio ya conocida, lo que hace que sea menos arriesgado comercializarlas que otros enfoques más radicales que van más allá de la química de ion-litio. Pero quizá merezca la pena asumir el riesgo que implican las alte ativas a estas baterías, puesto que en teoría tendrían densidades energéticas varias veces superiores a las de las baterías eléctricas de los coches actuales.
La lista es larga, incluyendo las baterías de azufre-litio, aire-litio, aire-cinc e ion-magnesio. Pero cada una de ellas conlleva sus propios problemas. Las baterías de litio-aire, por ejemplo, que podrían almacenar 10 veces más energía que las baterías de litio-ion convencionales (acercándose a la densidad energética de la gasolina) usan metal de litio, que puede ser muy peligroso, y que no se pueden recargar muchas veces.
Y aunque se resuelvan los problemas de las nuevas tecnologías en los laboratorios, se puede tardar décadas en desarrollar los sistemas de fabricación necesarios para producir las baterías a gran escala de forma fiable y en cantidades suficientes para dar energía a los coches. El largo proceso a seguir para resolver estos retos dará a la tecnología de las baterías de ion-litio convencionales mucho tiempo para mejorar.