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Baterías para coches eléctricos: más de 650 km de autonomía real


LA VOZ DE GOICOECHEA.-  Las baterías de los coches eléctricos son el componente clave para conseguir que éstos sean más atractivos e interesantes, y puedan, por tanto, llegar a popularizarse: de ellas dependen la autonomía, precio, velocidad de recarga y vida útil del vehículo, aspectos fundamentales que frenan todavía a muchos usuarios.

Desde los primeros automóviles eléctricos, en algo más de 100 años hemos visto una evolución de las baterías notable: desde las vetustas de plomo-ácido o níquel-hierro, hasta las actuales de iones de litio, se ha conseguido aumentar más de 12 veces la autonomía de un coche eléctrico.

Gracias al importante salto tecnológico que han dado las baterías en los últimos años, cada vez más fabricantes de automóviles se han animado a desarrollar nuevos modelos de coches eléctricos, con promesas bastante atractivas para los próximos 4 años, con autonomías homologadas NEDC que se moverán entre los 400 y los 600 km.

El futuro presente: níquel y cobalto

Chevrolet Bolt EV (en Europa Opel Ampera-e, con muy ligeros cambios estéticos), monta lo último en baterías de LG Chem: mide 4,17 m de largo pero su batería tiene una capacidad más que destacada de 60 kWh (para conseguir una autonomía homologada NEDC de 520 km)

Por ser la química de celdas de batería con mayor densidad energética, actualmente todos los coches eléctricos que se comercializan recurren a baterías de iones de litio con electrólito líquido, esto es: el material que se encuentra entre el cátodo (electrodo negativo) y el ánodo (electrodo positivo), y que permite la transferencia de electrones, es una solución líquida.

Dentro de las baterías de iones de litio hay a su vez diferentes subtipos de estas, con pequeñas diferencias químicas, al emplear diferentes elementos en el cátodo y el ánodo, o diferentes proporciones entre estos (por ejemplo las baterías de litio-hierro-fosfato son las más económicas, aunque tienen también menos capacidad por unidad de volumen y masa).

El salto más importante que estamos viviendo ahora mismo, para pasar de autonomías homologadas en el caduco ciclo europeo NEDC de unos 150 a 200 km, hasta los actuales 400 a 500 km, ha sido gracias al empleo de nuevas celdas de batería de iones de litio con níquel y cobalto (aunque también ha ayudado una distribución de las celdas y componentes internos de la batería más compacta, que aprovecha mejor el volumen del paquete de batería).
El Renault ZOE de 403 km de autonomía (NEDC) y el Opel Ampera-e de 520 km de autonomía (NEDC) llevan baterías con celdas de litio-níquel-manganeso-cobalto fabricadas por LG Chem

Normalmente se emplean ánodos de grafito, o grafito y silicio, y cátodos de litio, níquel, cobalto y aluminio, por ejemplo Panasonic, para Tesla, o de litio, níquel, manganeso y cobalto, por ejemplo LG Chem, para Renault, Chevrolet, Opel, Volkswagen y otros fabricantes.

Estas últimas tienen además la ventaja de que tienen también una mayor vida útil (aproximadamente el doble) que las batería de iones de litio "antiguas", mientras que mantienen o mejoran ligeramente la velocidad de recarga y apenas aumentan el peso de la batería (algo menos de un 10 %). Eso sí, son algo más caras, aunque el impacto en el precio final de venta del coche se quede entre un 5 y un 10 % aproximadamente.

Hemos pasado por tanto de una densidad energética de algo más de 250 Wh/l (y una energía específica de unos 100 Wh/kg) de las primeras baterías de iones de litio, hasta aproximadamente entre 400 Wh/l (180 Wh/kg) y 650 Wh/l (250 Wh/kg). Esta es la realidad presente en la que se basan la mayoría de los fabricantes para proponer nuevos modelos de coches eléctricos con una autonomía bastante digna, alrededor de los 500 km homologados NEDC (unos 375 km WLTP).

Y a partir de aquí, ¿qué más?
Tesla emplea celdas de batería de Panasonic. Nissan por ahora emplea las de NEC (consorcio AESC). Renault usa las de LG Chem, como Grupo Volkswagen, Chevrolet y Opel, Hyundai y Kia, Ford, o Mercedes-Benz y smart. BMW recurre a Samsung SDI.

Las baterías de iones de litio con níquel y cobalto todavía tienen varios años de recorrido, entre otras cosas porque es necesario que bajen de precio de manera importante para que además de autonomía medianamente digna, podamos hablar de coches eléctricos de precio asequible. Esto tardará algo en llegar, ya veremos exactamente cuánto, pues hay quien habla del año 2030, y otros hablan de 2023, pero en principio llegar, debería llegar.

A partir de aquí entramos en el terreno de las baterías todavía en fase de investigación o experimentación en laboratorio, por lo que debemos ser prudentes y entender que son baterías que tal vez lleguen a comercializarse o tal vez no, y tampoco puede afirmarse una fecha exacta para su llegada.

Un nuevo tipo de batería de litio sería la de litio y azufre. Sigue empleando electrólito líquido, y su energía específica podría superar los 350 Wh/kg. El pequeño problema es que tienen que utilizar también grafeno, una estructura de carbono que, pese a alguna que otra ilusionante promesa (finalmente de dudosa realidad), todavía es complicada de producir a gran escala y bajo coste.

LG Chem se ha hecho con los derechos de fabricación de la tecnología de Sion Power, casi garantizándose que puede volver a mejorar la autonomía de los coches eléctricos dentro de muy poco (y sería la segunda vez que lo hace)

Otra importante evolución de las baterías de litio sería pasar de los iones de litio al litio metal, protegido contra la corrosión. Así se promete por ejemplo hasta triplicar la capacidad de las baterías de litio básicas (aunque volvemos a depender del grafeno). Quizás la propuesta más seria sea Licerion de Sion Power, con baterías de hasta 700 Wh/l de densidad energética (400 Wh/kg de energía específica).

Sion power lleva varios años colaborando con BASF en la investigación y recientemente LG Chem ha adquirido los derechos para la fabricación y comercialización de celdas y baterías a nivel industrial.

FUENTE XATABA


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