La batería de un coche eléctrico es el componente más importante del vehículo, así como el más caro y complejo en cuanto a su funcionamiento. A lo largo de los años se han desarrollado diversas tecnologías para la producción de baterías para coches eléctricos y, aunque algunas parecen obsoletas, en otras se sigue trabajando para mejorar algunos aspectos clave, como la duración, la potencia y la sostenibilidad de los materiales.
De hecho, resolver el problema de la disponibilidad de materias primas y su eliminación es una prioridad para alcanzar el objetivo de una movilidad más sostenible.
¿Cómo funciona la batería del coche eléctrico?
En el interior de las baterías se produce electricidad mediante un proceso químico por el que, en un entorno de electrolito líquido, se genera un flujo de electrones entre dos polos, el ánodo y el cátodo. Este proceso tiene lugar en cada celda individual, la unidad básica de la batería, que junto con otras celdas forma un módulo. De la unión de varios módulos se obtienen distintos tipos de baterías que varían en capacidad, amperaje y voltaje, las tres unidades de medida que se toman en consideración para evaluar el desempeño de la batería en su conjunto:
- capacidad: cantidad de energía que una batería puede transmitir o almacenar en una hora, expresada en kWh.
- amperaje: cantidad de energía, en amperios, que se puede transmitir en un segundo.
- voltaje: fuerza con la que se transmite una cantidad de energía correspondiente a 1 Amperio; se expresa en voltios y por lo tanto mide la velocidad de transmisión.
Entonces podemos distinguir diferentes tipos de baterías en función de su composición química, en particular los metales con los que están hechos el ánodo y el cátodo.
¿Cuáles son los tipos de baterías de coches eléctricos?
Hasta la fecha, la batería de coche eléctrico más utilizada es la de iones de litio, que tiene una alta densidad de litio en el cátodo y grafito en el ánodo. Aunque actualmente están equipadas con un electrolito líquido, las baterías de iones de litio son la base de la investigación de baterías de estado sólido.
Su amplia difusión se debe a las buenas prestaciones que garantizan: alta densidad energética, rápida recarga, ligereza y duración media-alta. Sin embargo, existen otros tipos:
- Baterías de plomo: muy usadas en el pasado, estas baterías tienen un ánodo de plomo y un cátodo también recubierto de dióxido de plomo. Actualmente se utilizan poco, en coches pequeños y económicos porque, a pesar de tener una larga vida útil y bajos costes, tienen un gran impacto medioambiental y unos tiempos de recarga muy largos;
- Baterías de hidruro de níquel-metal: compuestas por un ánodo de aleación de metal y un cátodo de alta concentración de níquel, este tipo de batería se ha utilizado poco en el sector de la automoción, principalmente por parte de Toyota, que siempre la ha utilizado para su modelo eléctrico más famoso, el Prius. Las baterías tienen una alta densidad de energía y se cargan y descargan rápidamente, son livianas y el impacto ambiental es bajo, pero pierden rendimiento rápidamente;
- Baterías de fosfato de hierro y litio: son una variante de las baterías de iones de litio con un material de cátodo diferente. Tienen varias ventajas, no requieren el uso de materiales raros y costosos como el cobalto, son seguros, resistentes a altas temperaturas y duraderos. Son menos utilizados porque tienen una baja densidad energética, aunque últimamente su mercado está creciendo, especialmente en China.
Batería que prometen
Luego están algunas baterías cuya tecnología parece prometedora y que pronto podrían estar disponibles para los fabricantes de automóviles. Entre estos se encuentran los de litio-metal, con litio también en el ánodo, lo que aumenta su densidad de energía; o las baterías de litio-azufre, fabricadas con materiales reciclados y por tanto más sostenibles y económicas; finalmente los que tienen iones de sodio, incluso estos menos costosos porque están fabricados con materiales más comunes, como el sodio, y que podrían garantizar una mayor duración y resistencia a las bajas temperaturas.
La duración y disminución del rendimiento de las baterías de un coche eléctrico son sin duda elementos importantes a tener en cuenta a la hora de evaluar la compra de estos vehículos.
¿Cuánto dura la batería de un coche eléctrico?
La vida de las baterías de los coches eléctricos está ligada a su rendimiento, que disminuye con el tiempo debido a los ciclos de carga, especialmente rápidos o de gran potencia, y descarga. Pero en la batería de un coche eléctrico la capacidad explotada nunca es la máxima alcanzable, siempre se calibra a un valor inferior. Esto constituye la diferencia, del 5% al 12-15%, entre la capacidad nominal y la capacidad efectiva.
El desgaste de la batería afecta el revestimiento del ánodo y el cátodo, lo que también reduce su capacidad de almacenamiento con el tiempo. Sin embargo, esta disminución de la capacidad no compromete el rendimiento, como la potencia, que se mantiene constante en el tiempo.
Los fabricantes realizan estimaciones sobre la distancia media que garantiza una batería con una carga completa, de esta forma obtienen el número total indicativo de ciclos de recarga y descarga del vehículo. Más allá de este número estimado, el rendimiento comienza a degradarse significativamente y el límite suele establecerse entre el 70 % y el 80 % de la capacidad efectiva inicial.
Así, por lo general, los fabricantes garantizan a la batería de un coche eléctrico una vida total de 8 años o 160.000 kilómetros, algunos llegan hasta los 240.000.
Una batería que ya no se puede usar para un automóvil todavía se puede usar como acumulador estático para sistemas de alimentación ininterrumpida y sistemas similares.
Una garantía aparte para la batería del coche eléctrico
En cuanto a la garantía de la batería de un coche eléctrico, cabe señalar que esta es independiente de la genérica del vehículo. De hecho, la batería por sí sola representa un tercio del valor total del coche.
Cada fabricante asegura que durante el período o kilometraje por él indicado, es decir, aproximadamente 8 años o 160.000 kilómetros, la capacidad de la batería no descenderá por debajo del umbral límite del 70-80% de la capacidad efectiva.
En garantía, es posible reparar o sustituir completamente la batería del coche eléctrico por un defecto de diseño o fabricación.
¿Hay alguna circunstancia que provoque que la garantía caduque antes de que caduque?
Según ADAC, el club automovilístico más grande de Europa, estos pueden ser:
- Descarga profunda de la batería. Muchos fabricantes de coches desaconsejan el funcionamiento en seco, ya que no es saludable para la batería, y lo incluyen en las condiciones de exclusión de la garantía;
- Descarga profunda por inactividad del vehículo. Especialmente para la compra de coches eléctricos usados, es recomendable comprobar el valor SOH (State Of Health) de la batería;
- Instalación de accesorios o modificaciones posteriores a la matriculación del vehículo (p. ej., enganche de remolque no proporcionado originalmente);
- Actualizaciones de software no realizadas. Todas las celdas que componen el paquete de baterías deben ser gestionadas por un sistema electrónico – Battery Management System – que es fundamental para la seguridad del vehículo;
- Plan de mantenimiento del coche eléctrico no realizado correctamente o no en la red oficial.
Otro tema de actualidad para la movilidad eléctrica es el de la disposición y reciclaje de las baterías, en el que se trabaja a partir de las materias primas utilizadas.
El reto europeo para deshacerse de las baterías de los coches eléctricos
La disposición de la batería de un auto eléctrico debe realizarse en plantas especiales especializadas para el tratamiento de sus componentes. Estos centros de desmontaje y reciclaje de baterías de iones de litio se encuentran actualmente en algunos países europeos, principalmente en Alemania, Francia, Bélgica y España, y los costos son muy altos.
Además, según informa la BBC, la producción de baterías aumenta en un promedio de 25% cada año, y en 10 o 15 años la cantidad de materiales a eliminar corre el riesgo de convertirse en una emergencia, si no se implementan proyectos de reciclaje y reutilización. las propias baterías.
Se dio un paso adelante en diciembre de 2022, cuando el Consejo Europeo y el Parlamento Europeo establecieron normas que, a la espera de una legislatura definitiva, regulan todo el ciclo de las baterías, desde la producción hasta la eliminación, para garantizar su seguridad, sostenibilidad y altos estándares constantes.
El acuerdo provisional se aplicará a todo tipo de baterías y, en lo que respecta a las que alimentan medios de transporte, los productores deberán ocuparse de la valorización de al menos el 51% de los residuos de producción. Ya se han fijado los niveles mínimos obligatorios de los distintos materiales para la entrada en vigor del acuerdo: 16% para el cobalto; 85% de plomo, 6% de litio y 6% de níquel.
Sin embargo, la eliminación por sí sola no es suficiente, el verdadero desafío para Europa son los proyectos de reutilización y reciclaje de baterías de automóviles eléctricos.
Las ventajas de reciclar pilas eléctricas
Una alternativa a la disposición es el reciclaje de las baterías de los autos eléctricos, lo que permite optimizar los recursos y promover un camino más sustentable.
Las ventajas de reciclar baterías de litio, en particular, le permiten:
- evitar nuevas extracciones y procesamientos (para extraer una tonelada de litio se necesitan unas 1.900 toneladas de agua);
- reducir la necesidad de materias primas, que provocan nuevas emisiones de CO2;
- ahorrar recursos en metales primarios y combustibles fósiles, con un menor gasto de energía.
Además, las baterías gastadas todavía contienen aproximadamente un 75 % de capacidad residual, que ya no es suficiente para alimentar un vehículo eléctrico, pero puede utilizarse para otros fines. Por ejemplo, pueden convertirse en sistemas de almacenamiento para plantas fotovoltaicas, o formar una instalación de almacenamiento industrial, como suministro de energía.
Las baterías pueden tener más de una vida
El concepto de batería de segunda vida, «dar una segunda vida» a una batería, se puede aplicar a varios campos, incluidos proyectos innovadores: en Japón, por ejemplo, las viejas baterías eléctricas alimentan los ascensores, una reserva de energía muy útil en el caso de un apagón, como lo demuestra la colaboración entre el fabricante de automóviles Nissan y la empresa de sistemas de construcción Hitachi.
Europa también apuesta por el reciclaje de baterías con el proyecto Acrobat, que pretende recuperar más del 90% de los materiales críticos (sobre todo litio, fósforo y grafito) contenidos en las baterías de litio-hierro-fosfato a través de una nueva extracción, con costes contenidos y reducción de impacto medioambiental.
También forma parte de la iniciativa, y está representada por Enea, la Agencia Nacional de Nuevas Tecnologías, Energía y Desarrollo Económico Sostenible. «Nosotros en Enea – explica la investigadora Federica Forte, directora de proyectos de la ‘Agencia – nos ocuparemos, en particular, del proceso de extracción y recuperación de materiales electrolíticos, como por ejemplo sales conductoras y solventes orgánicos”.