¿Qué hace realmente especial a un coche eléctrico? La respuesta está en su batería: un elemento fundamental que no sólo alimenta el motor, sino que es el corazón palpitante de toda la tecnología. Pero, ¿alguna vez ha sentido curiosidad por saber cómo funciona exactamente una batería eléctrica? ¿O qué innovaciones están transformando nuestra forma de conducir? En este artículo, descubriremos juntos cómo los diferentes tipos de baterías están revolucionando el mundo de los coches eléctricos, prometiendo un rendimiento cada vez más eficiente y sostenible.
¿Cómo funciona la batería de un coche eléctrico?
Demos un paso atrás. Simplificando al máximo, las baterías de los coches eléctricos funcionan según los principios de la electroquímica: es decir, generan electricidad aprovechando las reacciones químicas espontáneas. Cada vehículo eléctrico está equipado con un pack de baterías, un grupo de baterías formado por varias celdas individuales, todas iguales. Cada celda, llamada célula galvánica, consta de tres elementos: un ánodo (electrodo negativo), generalmente de grafito; un cátodo (electrodo positivo), de óxidos metálicos como el níquel, el manganeso y el cobalto; y un electrolito, una sustancia líquida o viscosa que permite el movimiento de iones entre el ánodo y el cátodo.
Cuando conducimos, los electrones fluyen del ánodo al cátodo, generando la corriente eléctrica que alimenta el motor eléctrico y pone en movimiento las ruedas. Cuando el vehículo se recarga en un wallbox o estación de carga, el proceso se invierte: una fuente de energía externa empuja los electrones del cátodo al ánodo, permitiendo que la batería recupere carga.
Nuevas tecnologías para baterías de coches eléctricos
Todas las baterías están diseñadas para soportar numerosos ciclos de carga y descarga pero, con el tiempo, este proceso puede reducir su potencia, como les ocurre a las baterías de nuestros smartphones. Aunque el principio de funcionamiento es el mismo, existen diferentes tipos de baterías, cada una con características específicas, ventajas e inconvenientes. Veamos juntos las más avanzadas.
Baterías de estado sólido
Las baterías de estado sólido deben su nombre alelectrolito, que en este caso se encuentra en estado sólido en lugar de líquido, hecho de materiales como sulfuros u óxidos, que garantizan un tránsito de iones más eficiente. En comparación con las baterías convencionales, las de estado sólido pueden duplicar la densidad energética y almacenar más energía en menos espacio y con menos peso, aspectos cruciales para mejorar la eficiencia y la potencia de los vehículos eléctricos. Además, el electrolito líquido es notoriamente inflamable, mientras que su homólogo sólido reduce el riesgo de incendio e inestabilidad térmica, ofreciendo así mayor seguridad.
Otra ventaja significativa es la velocidad de recarga: algunos prototipos permiten completar una recarga en sólo 10-15 minutos. Con una sola carga, un vehículo eléctrico equipado con estas baterías puede recorrer hasta 700 km o más. Gracias al uso de materiales menos raros y a la menor necesidad de sistemas de refrigeración, los costes de producción son relativamente bajos.
Sin embargo, la producción a gran escala de estas baterías sigue siendo compleja. Los ingenieros intentan optimizar los materiales y procesos para garantizar una calidad constante y un alto rendimiento. A pesar de las perspectivas de reducción de costes a largo plazo, los costes de producción iniciales siguen siendo elevados, por lo que estas baterías sólo se encuentran, de momento, en los modelos más avanzados de vehículos eléctricos. Por último, aunque prometen una larga vida útil, las baterías de estado sólido aún tienen que demostrar la capacidad de soportar miles de ciclos de recarga para competir con la longevidad de las actuales tecnologías de iones de litio.
Baterías de litio-azufre
Las baterías de litio-azufre constan de un cátodo de azufre, un ánodo de litio y un electrolito líquido. Cuando se utilizan, los iones pasan del ánodo al cátodo, donde el litio reacciona con el azufre para formar polisulfuros de litio. Esta reacción consigue una densidad energética superior a la de otras baterías, alcanzando hasta 500 Wh/kg frente a los 150-250 Wh/kg de las baterías de iones de litio convencionales. En la práctica, esto se traduce en una autonomía considerablemente mayor para los coches eléctricos.
Otra gran ventaja es que el azufre es un material barato y disponible en abundancia. Esto significa que los costes de producción son inferiores a los de las baterías que utilizan otros materiales más raros y caros, como el níquel o el cobalto. Además, el azufre no es tóxico ni inflamable, lo que hace que estas baterías sean más seguras y sostenibles.
Sin embargo, también existen retos. Las baterías de litio-azufre tienen una vida útil más corta debido a la disolución de polisulfuros en el electrolito, lo que provoca una pérdida de capacidad con el tiempo, y por lo general no pueden soportar el mismo número de ciclos de carga y descarga que las baterías de iones de litio. Además, el azufre y sus productos de descarga tienen una baja conductividad eléctrica, lo que requiere el uso de aditivos conductores que pueden reducir la densidad energética global. Durante los ciclos de carga y descarga, las baterías experimentan importantes cambios de volumen (hasta un 80%), lo que puede provocar una degradación mecánica. Además, pueden formarse dendritas de litio en el ánodo durante la carga, lo que aumenta el riesgo de cortocircuitos y los problemas de seguridad.
Estas baterías ofrecen ventajas prometedoras en términos de densidad energética y sostenibilidad, pero requieren un mayor desarrollo para superar las limitaciones actuales en cuanto a durabilidad y fiabilidad.
Baterías de iones de sodio
Las baterías de iones de sodio están formadas por un cátodo de materiales como compuestos de hierro-manganeso-níquel y un ánodo de carbono duro u otros materiales adecuados, y ofrecen una densidad energética de entre 90 y 160 Wh/kg, ligeramente inferior a la de las baterías de litio-azufre. Sin embargo, estas baterías se caracterizan por ser extremadamente económicas debido a la amplia disponibilidad y el bajo coste del sodio.
Otra ventaja importante del sodio es su incombustibilidad, que permite que las baterías funcionen con seguridad incluso a altas temperaturas, sin riesgo de inestabilidad térmica. Además, el sodio es menos tóxico y más sostenible que metales como el cobalto, utilizados habitualmente en otras baterías. La tecnología de iones de sodio también requiere una menor concentración de electrolitos, lo que hace que su producción sea aún más rentable. Otra ventaja es que los iones de sodio no forman aleaciones con el aluminio, lo que permite crear materiales de construcción más ligeros.
Sin embargo, la densidad energética de las baterías de iones de sodio sigue siendo inferior a la de las de iones de litio. Estas baterías también tienen una vida útil más corta debido a problemas como el estrés mecánico causado por los iones de sodio, que acelera su degradación. En comparación con las de iones de litio, esta tecnología se encuentra aún en las primeras fases de desarrollo, lo que se traduce en una disponibilidad comercial limitada y unos costes de producción iniciales más elevados debido a una cadena de suministro aún inmadura. Aunque son adecuadas para elalmacenamiento estacionario de energía, las baterías de iones de sodio pueden no ser ideales para aplicaciones de alto rendimiento como los vehículos eléctricos o laelectrónica de consumo.
Ventajas de las baterías de última generación
Como puede verse, todas las baterías de última generación ofrecen importantes ventajas para los vehículos eléctricos. Gracias a una mayor densidad energética,la autonomía ha mejorado, lo que nos permite recorrer más kilómetros con menos paradas para cargar y menos ansiedad de autonomía. También ha aumentado la eficiencia energética, con recargas más rápidas (algunas en sólo 10-15 minutos) y tiempos de espera reducidos a la mitad. Además, el uso de materiales fácilmente disponibles y menos tóxicos, como el azufre y el sodio, hace que estas baterías sean más sostenibles, contribuyendo a reducir el impacto medioambiental. Elegir una batería u otra depende de las necesidades individuales de autonomía, presupuesto y sostenibilidad: consultar a un experto o al fabricante puede ayudarte a encontrar la mejor solución para tu vehículo eléctrico.
El futuro del coche eléctrico
El futuro de los coches eléctricos es cada vez más apasionante, gracias a las constantes innovaciones tecnológicas. Con baterías más duraderas, tiempos de carga cada vez más rápidos y costes cada vez más bajos, pronto se convertirán en una opción asequible para muchos. La industria y los investigadores siguen trabajando para resolver cuestiones pendientes, como la producción a gran escala de baterías más avanzadas y la ampliación de las estaciones de recarga. Alimentar estos vehículos con energías renovables reducirá aún más las emisiones de CO₂, acelerando la transición hacia una movilidad más sostenible. En los próximos años, los coches eléctricos podrían convertirse en los protagonistas absolutos de nuestras carreteras, cambiando nuestra forma de movernos y ayudando a proteger el medio ambiente para los que vengan detrás de nosotros.