En el centro de la revolución del vehículo eléctrico, la batería se perfila como la piedra angular de esta transformación ecológica. Históricamente, la aparición de la batería se remonta al siglo XIX, pero es en las últimas décadas cuando hemos asistido a una evolución meteórica, impulsada por la emergencia climática y la búsqueda de una movilidad sostenible.
En este contexto, las baterías de los vehículos eléctricos no son meros depósitos de energía, sino que encarnan la esperanza de un futuro menos contaminante y más respetuoso con nuestro entorno.
En la actualidad, se han desarrollado varios tipos de baterías, cada una con sus características específicas, ventajas e inconvenientes, lo que hace que la elección de la tecnología adecuada sea crucial tanto para los fabricantes como para los consumidores.
Esta completa guía te invita a adentrarte en el mundo de las baterías para vehículos eléctricos, detallando los tipos y características de las tecnologías actualmente disponibles en el mercado europeo.
Baterías Níquel-Cobalto-Aluminio (NCA) y Níquel-Manganeso-Cobalto (NMC)
Las baterías de níquel-cobalto-aluminio (NCA) y níquel-manganeso-cobalto (NMC) figuran entre las principales opciones para los vehículos eléctricos de altas prestaciones, como los Tesla Model S y Model X (con baterías NCA) o el BMW iX3 y Volvo EX30 (con baterías NMC). Conocidas por su alta densidad energética, estas baterías facilitan una mayor autonomía y una carga rápida, criterios esenciales para los usuarios finales, como refleja el estudio sobre el perfil de usuarios de vehículo eléctrico que realizamos el año pasado. La mayor autonomía y el desarrollo de la infraestructura de carga rápida facilitan los viajes largos en coche eléctrico.
Composición y funcionamiento de estas baterías
Las baterías NCA y NMC son variantes de las baterías de iones de litio. Utilizan cobalto en su cátodo, un elemento clave que confiere a estas baterías una densidad energética superior y una gran capacidad térmica. El cobalto también se utiliza para estabilizar la estructura del cátodo, lo que prolonga la vida útil de la batería.
Ventajas de las baterías NCA y NMC
- Alta densidad energética: estas baterías ofrecen mayor autonomía con una sola carga, un factor crítico para la adopción de vehículos eléctricos.
- Alto rendimiento: las baterías NCA y NMC ofrecen un rendimiento extraordinario, incluso a altas temperaturas, lo que las hace ideales para vehículos deportivos.
Desventajas de las baterías NCA y NMC
- Coste: el cobalto es un material caro y su extracción a menudo se ve empañada por cuestiones éticas.
- Impacto medioambiental: la extracción de cobalto también plantea problemas medioambientales, sobre todo en términos de contaminación y gestión de residuos.
Baterías de litio-ferrofosfato (LFP)
Las baterías de fosfato de litio y hierro (LFP) se distinguen por su estabilidad química y su coste relativamente bajo. Las baterías LFP representan una alternativa más duradera y de precio más competitivo a las baterías NCA y NMC, ya que no contienen cobalto en su composición. Este tipo de baterías las podemos encontrar en el Tesla Model 3 y el MG4.
Composición y funcionamiento de estas baterías
Las baterías LFP utilizan fosfato de hierro y litio como cátodo. Esta composición química confiere a la batería robustez térmica y química, reduciendo el riesgo de sobrecalentamiento e incendio.
Ventajas de baterías LFP
- Durabilidad: las baterías LFP tienen una vida más larga y no sufren el efecto memoria, lo que las hace ideales para aplicaciones que requieren ciclos de carga frecuentes, tanto en entornos urbanos, como para conductores que realizan largos viajes con asiduidad.
- Menor coste: la ausencia de metales caros como el cobalto y el níquel abarata la producción de estas baterías.
- Seguridad: la estabilidad química de las baterías LFP reduce el riesgo de incendio y explosión.
Desventajas de baterías LFP
- Menor densidad energética: en comparación con las baterías NCA y NMC, las baterías LFP ofrecen una menor densidad energética, lo que se traduce en una menor autonomía.
- Sensibilidad al frío: el rendimiento de las baterías LFP puede verse afectado por temperaturas muy bajas, lo que limita su eficacia en determinadas condiciones climáticas.
Baterías de níquel-hidruro metálico (NiMH)
Las baterías de níquel-hidruro metálico (NiMH) han sido durante mucho tiempo una opción fiable para los vehículos eléctricos e híbridos, ya que ofrecen un buen equilibrio entre coste, rendimiento y respeto por el medio ambiente. Aunque en algunas áreas han sido sustituidas por tecnologías más recientes, siguen siendo relevantes en determinadas aplicaciones.
Este tipo de baterías se pueden encontrar en los modelos híbridos RAV4 y Kluger de Toyota.
Composición y funcionamiento de estas baterías
Las baterías NiMH tienen un ánodo de hidruro metálico y un cátodo de oxihidróxido de níquel. Funcionan según el principio de intercambio de iones de hidrógeno entre los electrodos, lo que permite almacenar y liberar energía de forma eficiente.
Ventajas de las baterías de níquel-hidruro metálico
- Impacto medioambiental: las baterías de NiMH no contienen metales pesados tóxicos, por lo que son más respetuosas con el medio ambiente que otros tipos de pilas.
- Coste: aunque no son las más baratas, las baterías de NiMH tienen un precio competitivo, entre otras cosas por la abundancia de los materiales utilizados.
- Durabilidad: las baterías de NiMH son conocidas por su larga vida útil y su capacidad para soportar un gran número de ciclos de carga y descarga.
Desventajas de las baterías de níquel-hidruro metálico
- Densidad energética: en comparación con las baterías de iones de litio, las de NiMH tienen una densidad energética menor, lo que puede limitar la autonomía de los vehículos eléctricos.
- Peso y volumen: las baterías de NiMH suelen ser más pesadas y voluminosas que las de Li-ion, lo que puede afectar al rendimiento y el diseño del vehículo.
Baterías de iones de sodio, alternativa real a las baterías de iones de litio
Las baterías de iones de sodio se perfilan como una prometedora alternativa a las tradicionales de iones de litio. El sodio, que es abundante y más barato que el litio, ofrece la oportunidad de reducir costes manteniendo el rendimiento. A finales del 2023, Volkswagen presentaba su primer coche eléctrico con baterías de sodio, el Volkswagen Yiwei EV.
Composición y funcionamiento de estas baterías
Las baterías de iones de sodio funcionan según el mismo principio que las de iones de litio, pero utilizan iones de sodio en lugar de iones de litio. Esta sustitución permite aprovechar la abundancia y disponibilidad del sodio, reduciendo así los costes de producción.
Ventajas de las baterías de iones de sodio
- Menores costes: el sodio es mucho más abundante que el litio, lo que abarata la producción de baterías de iones de sodio.
- Menor impacto medioambiental: la extracción y el procesamiento del sodio suelen tener un impacto medioambiental menor que el del litio.
- Rendimiento a bajas temperaturas: las baterías de iones de sodio ofrecen un buen rendimiento incluso en condiciones de baja temperatura.
Desventajas de las baterías de iones de sodio
- Densidad energética: aunque prometedoras, las baterías de iones de sodio tienen una densidad energética menor que las de iones de litio, lo que puede afectar a la autonomía de los vehículos eléctricos.
- Desarrollo en curso: al igual que las baterías sólidas, la tecnología de las baterías de iones de sodio está aún en fase de desarrollo y maduración. Los primeros modelos de VE acaban de equiparse con esta tecnología.
Baterías de estado sólido y semisólido
Las baterías de estado sólido y semisólido representan un gran avance en el campo de las baterías para vehículos eléctricos. Al sustituir el electrolito líquido por un sólido, estas baterías prometen una mayor densidad energética, más seguridad y una vida útil más larga.
A diferencia de las baterías tradicionales de iones de litio, que utilizan un electrolito líquido, las baterías sólidas y semisólidas emplean un material sólido para permitir el movimiento de los iones. Esto elimina el riesgo de fugas y reduce la probabilidad de incendio, proporcionando una solución más segura.
¿Cuándo se espera la llegada de las baterías de estado sólido al mercado?
Se proyecta que las baterías de estado sólido se implantarán en 2030, según BMW, que está trabajando en estos modelos de baterías, ¿o será antes, como sugieren en el siguiente vídeo?
Cuadro resumen
Para tener una visión más clara, aquí tienes un cuadro resumen de los diferentes tipos de baterías para vehículos eléctricos, mostrando sus principales características:
* Imagen principal del artículo: Tren motriz y batería del Tesla Model S
