¿Cómo funcionan las baterías de nuestros coches eléctricos?

La batería de iones de litio se ha ido consolidando como la tecnología de referencia y los coches eléctricos no son una excepción. Pero su funcionamiento y su composición todavía pueden parecer bastante abstractos. La oportunidad de ampliar el tema.

Al contrario de lo que se podría pensar, los coches eléctricos no aparecieron hace diez años a instancias del legislador. Mucho antes de la llegada del automóvil térmico, algunos ya habían mirado el automóvil eléctrico. Por cierto, para que conste, el primer coche que ha superado los 100 km / h no es un modelo térmico, sino un modelo eléctrico, “El nunca contento”, en 1899. Un automóvil alimentado por un bloque eléctrico alimentado por una batería de plomo-ácido, un tipo de batería que ya no encontramos en nuestros autos modernos hoy, al menos para proporcionar tracción.

Las baterías de plomo-ácido se utilizan ahora simplemente para alimentar el circuito eléctrico de accesorios o equipos específicos del mundo térmico, como por ejemplo el arrancador. ¿Por qué no se utilizan en nuestros coches eléctricos? Simplemente porque ofrece solo una capacidad limitada a pesar de un tamaño y un peso bastante significativos.

Sin embargo, este tipo de batería al menos tiene el mérito de ser económico y fácil de producir o reciclar. Si todavía se utilizan en los coches de combustión modernos, obviamente ya no necesitan estar en nuestros coches eléctricos actuales. que utilizan dispositivos de almacenamiento mucho más eficientes. El hecho es que la batería de plomo alimentó algunos coches eléctricos hasta la década de los 80, o incluso los 90 con el EV1 de General Motors o el Citroën AX eléctrico.

El advenimiento de la batería de iones de litio

Con respecto a las baterías de nuestros automóviles modernos, ya no se trata de escuchar sobre baterías de plomo-ácido, ya que todos usan baterías de iones de litio. La batería de iones de litio ya no es muy joven desde que se comercializó desde 1991 por Sony. Estaba destinado principalmente al sector de la electrónica de consumo. Rápidamente, debido a sus capacidades, interfiere en nuevos dispositivos que requieren una batería recargable y portátil.

El funcionamiento

El principio de funcionamiento de una batería de iones de litio es bastante simple en sí mismo. Consiste hacer circular electrones creando una diferencia de potencial entre dos electrodos, uno negativo y el otro positivo, sumergidos en un líquido conductor iónico llamado electrolito. Cuando la batería alimenta un elemento, en este caso un motor eléctrico para nuestros coches, los electrones acumulados en el electrodo negativo se liberan a través de un circuito externo para unirse al electrodo positivo. A esto se le llama fase de descarga.

Si hay una fase de descarga, lógicamente también existe la inversa: la fase de carga. Esta es la acción que se realiza al cargar la batería, la energía transmitida por el cargador hace que los electrones del electrodo positivo vuelvan al negativo.

Pero, ¿por qué estas baterías se llaman “iones de litio”? Según el mismo principio de la batería de plomo-ácido, Obviamente, es de la tecnología utilizada que la batería recibe su nombre.. Los diferentes tipos de baterías varían según el tipo de iones, los materiales de los electrodos y el electrolito asociado. Por ejemplo, en una batería de plomo-ácido, encontramos un electrolito que contiene iones de plomo y electrodos a base de plomo. En una batería de iones de litio, encontramos iones de litio (Li +).

La composición

La batería de iones de litio que compone nuestros vehículos actuales se presenta como un conjunto de unidades de batería individuales también llamadas celdas. Estas celdas están conectadas entre sí y supervisadas por un circuito electrónico. Evidentemente, son decisivos ya que su número, el tamaño de cada celda y la forma en que están dispuestos determinan tanto el voltaje entregado por la batería como su capacidad. La capacidad es la cantidad de electricidad que puede almacenar. Estos son los datos expresados ​​en kWh en el mundo de la automoción..

Hoy en día, encontramos estas baterías de iones de litio en muchos dispositivos electrónicos de consumo, como nuestros teléfonos o nuestras computadoras portátiles.

Este éxito radica principalmente en la densidad de almacenamiento que permite la tecnología. La densidad que corresponde a la relación entre la capacidad de almacenamiento que ofrece la batería y su tamaño o peso. Para comparar los avances tecnológicos realizados desde la batería de plomo-ácido, sepa que una batería de iones de litio ofrece una densidad de alrededor de 300 a 500 Wh / kg, aproximadamente diez veces más que la de una batería de plomo-ácido.

¿En qué coches podemos encontrar una batería de iones de litio?

Como se indicó anteriormente, en prácticamente todos los coches eléctricos del mercado actual. Así, el Tesla Model 3, Model S, Model X y el próximo Model Y están equipados con una batería de iones de litio, al igual que el Renault Zoe, el Nissan Leaf e +, el Peugeot e-208, el Honda e o el DS 3 Crossback E-Tense.

Por el momento, la tecnología de iones de litio todavía parece tener un futuro brillante, especialmente con la proliferación de coches eléctricos dentro de las gamas de fabricantes. De hecho, es el mejor compromiso entre capacidad, masa y volumen. en un sector donde, evidentemente, todos estos criterios son fundamentales.

Sin embargo, otros tipos de baterías podrían reemplazar la batería de iones de litio a largo o corto plazo. Entre los más creíbles, podemos citar batería de electrolito sólido, que por lo tanto reemplaza el electrolito líquido por un material sólido que puede tomar la forma de un polímero o polvos similares a una especie de cerámica. La ventaja de cambiar a un electrolito sólido sería obviamente eliminar teóricamente los inconvenientes relacionados con el uso de un electrolito líquido, pero Tendremos que esperar unos años más antes de una probable democratización de la tecnología..

La cuestión del reciclaje y los problemas medioambientales

Como puedes imaginar, la producción de estas baterías no tiene un impacto completamente neutral, el uso de baterías de iones de litio ya ha levantado muchas polémicas, entre ellas problemas ambientales por la extracción de litio o el reciclaje de estas baterías.

Cuestiones ambientales

La batería de un coche eléctrico contiene varios kilos de litio, pero también cobalto y manganeso, entre otros. Estos tres elementos son metales, todos extraídos y procesados ​​para luego ser utilizados en baterías. Más de dos tercios de los recursos de litio provienen de los desiertos de sal de América del Sur, principalmente Bolivia, Chile y Argentina.

Varios estudios ya han demostrado que la extracción y procesamiento de estos metales conducen a la contaminación del suelo, la desecación de los ríos y también pueden provocar un aumento de intoxicaciones y enfermedades graves para las poblaciones locales. El cobalto, que también se necesita para las baterías de litio, más de la mitad de la producción mundial proviene de las minas congoleñas. Minas que no necesariamente respetan las condiciones de seguridad y que también están señaladas para la explotación infantil.

Al igual que ocurre con los coches térmicos y las condiciones de extracción de hidrocarburos, el sector eléctrico aún tiene trabajo por hacer. Sin embargo, el avance de la tecnología sugiere nuevas alternativas a estos materiales, al igual que cómo extraerlos o procesarlos.

¿Y el reciclaje?

Hasta hace poco, el litio apenas se reciclaba por tres razones: su alta disponibilidad, bajo costo de extracción y baja tasa de recolección. Sin embargo, con una flota creciente de coches eléctricos y las tensiones por el suministro, la situación ha cambiado y se está creando el sector del reciclaje.

Los vehículos eléctricos obsoletos, que son pocos en comparación con los vehículos de combustión, se desmantelan casi por completo y los elementos de la batería al final de su vida útil, como el litio, el cobalto, el aluminio o incluso el cobre, se colocan y reciclan. También existen otras soluciones para las baterías en buen estado, dándoles una segunda vida y utilizándolas para uso estacionario. Así, pueden utilizarse para almacenar energías renovables o incluso abastecer estaciones de carga rápida.