Los futuros sistemas de baterías
El Prof. Dr. Andreas Hintennach ha contado qué tecnologías futuras tienen verdaderamente una oportunidad.
El sistema de baterías es uno de los componentes más críticos de los vehículos electrónicos, ya que además de obtener la mayor densidad de energía posible, aspectos como la seguridad, el peso y la sostenibilidad también juegan un papel fundamental. Por ello, el Prof. Dr. Andreas Hintennach, director de investigación de celdas de batería en Daimler, ha explicado qué tecnologías tienen futuro en este ámbito.
Y es que el sistema de baterías es un elemento clave de la movilidad eléctrica. Todos los días en Daimler, expertos de diversas disciplinas se ocupan de todos los aspectos de esta tecnología de almacenamiento de energía, desde la investigación básica hasta la madurez en su producción. Los requisitos son complejos y varían según la aplicación. Con el objetivo de mantener una visión general sobre este tema, Hintennach ha expuesto la visión de los principios técnicos, así como los objetivos de desarrollo e investigación de Daimler. Los futuros sistemas de baterías
Prof. Hintennach, usted trabaja en la investigación y el desarrollo de baterías, el tema “candente” de la actualidad en términos de movilidad eléctrica. ¿Cómo aborda Mercedes-Benz este tema?
La tecnología de baterías es un elemento clave de la movilidad eléctrica y no como producto en sí mismo, sino una parte integral de la arquitectura del vehículo. Por lo tanto, cubrimos todas las etapas, desde la investigación fundamental hasta la madurez de la producción. Nuestras actividades incluyen la optimización continua de la generación actual de sistemas de baterías de iones de litio, el desarrollo futuro de celdas disponibles en el mercado mundial y la investigación de sistemas de baterías de próxima generación. Pero, por supuesto, hay más cuando se trata de baterías para vehículos eléctricos. También estamos trabajando en el sistema de gestión de la batería, que es un computador complejo en el que siempre puedes mejorar.
¿Cuál es su enfoque actual?
Mientras nuestro nuevo modelo EQC se está introduciendo en los mercados, estamos preparando el camino para las próximas generaciones de potentes vehículos eléctricos. Las baterías de iones de litio son el tipo más común utilizado en la electrónica y los vehículos eléctricos en la actualidad. En los próximos años, esta tecnología continuará marcando el camino, pero hay más por venir.
¿Entonces, es más que aumentar simplemente los kWh de las baterías?
La capacidad energética es importante, por supuesto. Pero hay más: la seguridad es un factor decisivo para nosotros. Los cambios relacionados con el material podrían permitir obtener una mayor capacidad, pero comprometiendo la seguridad. Para nosotros, esto definitivamente está fuera de toda consideración.
¿Qué importancia tiene la sostenibilidad en el desarrollo?
La sostenibilidad se ha convertido en el principio general de cualquier actividad de desarrollo en Daimler. Dado que la fabricación de vehículos requiere una gran cantidad de materias primas, uno de nuestros enfoques de desarrollo es minimizar la necesidad de recursos naturales, pero también aumentar la transparencia.
¿Cuál es el impacto ambiental de los vehículos eléctricos? Se ha demostrado que la propulsión eléctrica tiene un impacto mayor que el de los motores de combustión en la fase de producción.
La producción del motor de combustión se ha mejorado constantemente en los últimos 133 años. La batería y la pila de combustible, por otro lado, actualmente inician su vida útil con más emisiones debido al mayor requerimiento de energía. Sin embargo, en términos de funcionamiento, ambas son mucho más eficientes. Y eso compensa a largo plazo. Incluso si no los cargamos con electricidad con una huella neutra en CO₂, los vehículos que funcionan con baterías generan alrededor de un 40 % menos de emisiones durante su ciclo de vida que los vehículos con motores de gasolina, y un 30 % menos que los vehículos que funcionan con diésel.
¿Cuánto tiempo pasará hasta que exista un mercado para materias primas secundarias?
En ocho o diez años habrá un número significativo de baterías de vehículos disponibles para reciclar. En particular, entonces se reciclarán cobalto, níquel, cobre y más tarde también el silicio. Ya estamos muy bien preparados y los procesos están en su lugar, al igual que las oportunidades para devolver las materias primas secundarias al ciclo de producción.
¿Qué materiales se usan en la batería?
Con la tecnología de iones de litio, la estructura de celdas siempre es similar, independientemente de si se trata de un teléfono móvil o de una batería de un coche eléctrico. Siempre hay dos láminas de metal, como el cobre y el aluminio. Entre las láminas de metal están los dos polos con el cátodo y el ánodo, entre los cuales tiene lugar la reacción eléctrica. Para la reacción se requiere un metal reactivo como el litio. El mayor factor de coste es la composición del cátodo. Se compone de una mezcla de níquel, manganeso y cobalto. El ánodo está hecho de polvo de grafito, litio, electrolitos y un separador.
¿Y dónde entra en juego el mencionado silicio?
El silicio reemplazará en gran medida al polvo de grafito en el futuro. Esto nos permitirá aumentar la densidad de energía de las baterías en aproximadamente un 20 o un 25 %.
Una señal importante: el cobalto se asocia frecuentemente con violaciones de los derechos humanos y daños al medio ambiente en relación con su extracción, particularmente cuando proviene de la República Democrática del Congo. ¿Qué está haciendo Daimler al respecto?
Hemos desarrollado un enfoque que tiene como objetivo garantizar que nuestros proveedores cumplan nuestros requisitos con respecto a sostenibilidad y, al hacerlo, aspirar a lograr una mayor transparencia en la cadena de suministro.
Otra estrategia es reemplazar el cobalto con otros materiales menos críticos…
Estamos investigándolo. Con la generación actual de celdas de batería ya hemos podido reducir la proporción de cobalto en el material activo de alrededor de un tercio a menos del 20 %. En el laboratorio actualmente estamos trabajando con menos del 10 % y esta proporción se reducirá aún más en el futuro. Desde una perspectiva química, hay muchos argumentos para abstenerse por completo del cobalto. Los futuros sistemas de baterías
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