En Arval están apostando por la sostenibilidad y los vehículos electrificados, pero saben que estos todavía generan muchas dudas entre sus clientes. Por eso, han recurrido al asesoramiento de un experto en la materia para que nos explique el funcionamiento de un elemento imprescindible en esta nueva movilidad: la batería.
Álvaro Caballero, coordinador de numerosos estudios sobre las baterías, lleva años desarrollando el equipo de investigación FQM-175 de Química Inorgánica del Instituto Universitario en Química Fina y Nanoquímica de la Universidad de Córdoba. Sus investigaciones buscan desarrollar baterías más limpias y de mayor rendimiento, basadas en el litio y el azufre. Y él ha sido el encargado de responder a todas esas dudas que todavía tenemos sobre las baterías con ejemplos que nos hacen comprender mucho mejor su funcionamiento.
¿Cómo funcionan?
Una batería simplemente proporciona energía para ser usada en cualquier dispositivo eléctrico, pero esta energía la hemos tenido que aportar previamente (en la carga). Esta electricidad aportada, la transforma en energía química dentro de los polos de la batería y la libera cuando no estás cargando y el dispositivo necesita funcionar. Sería algo así como un ascensor, cuando cargas la batería estás subiendo en él gracias a la electricidad externa, quedándose en un estado de alta energía. Y cuando bajas, aprovechas esa energía para darle movimiento al ascensor sin necesidad de electricidad externa.
¿Qué metales llevan en su interior?
En las baterías más usadas en vehículos eléctricos (NMC), podemos encontrar seis metales: cobalto, níquel, manganeso, litio, aluminio y cobre. Este último, utilizado en el polo negativo, es el de mayor porcentaje en peso. El séptimo componente básico es el grafito.
¿Por qué pierden rendimiento con el paso del tiempo?
Hay dos razones principales. La primera, las reacciones secundarias que suceden en los polos de la batería, donde los materiales originales van modificando su estructura y composición. La segunda, la degradación física de los electrodos, esto es, se van agrietando a lo largo de los ciclos y perdiendo conectividad entre los componentes, disminuyendo lentamente la cantidad de material útil en el interior de la batería, y, por consiguiente, su rendimiento.
¿Tienen las baterías un número limitado de ciclos de vida útil?
El número de ciclos va a depender de la calidad de los componentes de la batería y del rendimiento mínimo que necesitamos para el vehículo. Un gran número de fabricantes considera que el final de la vida útil se alcanza cuando la batería no supera el 80% de su capacidad original. Llegar a este punto dependerá de la calidad de la batería y del uso en el vehículo. Después, existe la posibilidad de darle una segunda vida a esta batería, como, por ejemplo, en el almacenamiento de energías renovables.
Cuando pierden rendimiento, ¿hay que cambiarlas enteras o solo algunas celdas?
Esto va a depender de la configuración del pack de baterías. Si se han ensamblado de forma desacoplada, los stack de baterías donde se detecten rendimientos defectuosos podrían ser sustituidos por elementos frescos.
¿Tienen efecto memoria las baterías de los coches?
Las baterías de los móviles o de los vehículos eléctricos no presentan el efecto memoria tan pronunciado que se observaba con las anteriores tecnologías de baterías, como las basadas en níquel.
¿Cuál es el mejor método para cargarlas para que duren más?
Es mejor siempre seguir las instrucciones del suministrador, dado que la batería funcionará de acuerdo a unos protocolos de carga y descarga programados por el fabricante en el BMS (sistema de control de la batería). En casi todos los casos, se recomienda no dejar descargar completamente, así como no recargar hasta el 100%.
¿La carga rápida con un supercargador afecta a su duración?
Siempre es recomendable el sistema de carga suministrado por el fabricante, ya que estará configurado para el funcionamiento óptimo. Los supercargadores son ideales para acortar el tiempo, pero no todas las baterías soportan las corrientes tan altas que suministran, provocando que el rendimiento posterior a esta carga sea muy bajo.
Las baterías tienen fama de tóxicas, ¿se pueden reciclar?
Los componentes metálicos de la batería, como el cobalto o el níquel, no son benignos con el medio ambiente. Por esta razón, la recogida y reciclaje de estas baterías deberá ser una obligación en el futuro, un proceso que ya se realizó en su día con las baterías de plomo en los vehículos.
¿Cómo se aísla un coche eléctrico para que sea seguro?
El sistema de alta tensión que se utiliza en el coche para mover el vehículo podría provocar electrocución en el hombre, pero está protegido con cajas blindadas que actúan de sistema de seguridad. Por supuesto, en un accidente, dependiendo del grado del mismo, si se llegaran a dañar estos sistemas habría que desconectar la corriente del sistema de alta tensión para evitar la electrocución.
¿Qué potencial de evolución de rendimiento tienen las baterías?
Las actuales baterías de Li-ion tienen cada vez menos potencial de mejora, acercándose a sus capacidades teóricas. Sin embargo, el primer salto importante en evolución vendrá dado gracias a la tecnología basada en Litio-Azufre, que aportará como mínimo el doble de energía, esto es, doble de autonomía en el vehículo o mitad del peso de la batería.
¿Y de sostenibilidad?
En nuestro grupo de investigación, creemos que aparte del rendimiento de la batería, hay que evolucionar también en la seguridad y la sostenibilidad. En el primer factor, desarrollando nuevos electrolitos no inflamables. En el segundo, diseñando baterías con materiales abundantes, no tóxicos y de bajo coste, por ejemplo, procedentes de biomasa o de residuos industriales o agrícolas. No podemos pasar de la dependencia del petróleo (diésel o gasolina) a depender de los componentes de la batería (litio, cobalto, níquel,…).
