La ampliación del uso de automóviles a base de electricidad podría verse frenada desde 2022 por la falta de litio, el principal componente usado hoy para fabricar baterías. Sin embargo, ya se exploran otras alternativas
Buena parte de la apuesta de la humanidad por reducir las emisiones contaminantes a la atmósfera radica en un cambio de la matriz energética de los vehículos, con una transición a aquellos que sean eléctricos. Sin embargo, ese camino podría verse parcialmente obstruido porque hay un problema latente que hasta este minuto no ha sido solucionado: la producción de baterías.
Los fabricantes de vehículos eléctricos dependen de las baterías de iones de litio, un material que presenta cierta escasez y que se prevé esté más en falta para 2022. No obstante, hay iniciativas que podrían resolver este problema.
La demanda de litio, cobalto y níquel, vitales para las baterías de los vehículos eléctricos, se disparará, lo que aumentará la posibilidad de escasez, de acuerdo con un reporte de Reuters publicado el pasado mes de julio.
El problema radica en que los altos precios del litio no han logrado estimular inversiones para generar nuevas producciones de este material, debido a los precios más bajos de los contratos a largo plazo que fueron firmados hasta noviembre de 2020.
Mientras, el suministro de cobalto depende de las inversiones que se hagan en el cobre, pues es un subproducto de este último. En cuanto al níquel, sería un producto más estable ya que existen mayores reservas, y de producirse un déficit los vaticinios apuntan al final de la década.
Con este panorama de por medio, hay alternativas que, de concretarse, brindarían mejores baterías a través de un modelo productivo más sostenible.
Contemporary Amperex Tecnology (CATL, por sus siglas en inglés), es una empresa china que se encarga de suministrar baterías de litio a múltiples fabricantes de autos en Estados Unidos y Europa, entre otros mercados.
Con el futuro borroso que presenta el litio, la empresa ha buscado otras alternativas y hace unos meses presentó la primera batería comercial de iones de sodio.
Según CATL, estas nuevas baterías de sodio prometen cargas del 80 por ciento en 15 minutos, una buena densidad de energía y una mejor estabilidad térmica, lo que permite un buen funcionamiento tanto en altas temperaturas como en bajas. Esto último es precisamente su mejor ventaja respecto al litio, más allá de su coste económico.
No obstante, esta primera generación de baterías de iones de sodio dispondrá de una densidad de energía de 160 Wh/kg, un nivel aceptable pero que no llega aún a lo logrado con el litio, donde las baterías actuales se mueven alrededor de los 200-250 Wh/kg.
El principal desafío a la hora de desarrollar una batería que sea más rentable que las de litio es la ausencia de electrodos de alto rendimiento, de acuerdo con especialistas en el tema. CATL explica que su sistema integra las celdas de iones de sodio con baterías de iones de litio en un mismo sistema de batería AB.
«La batería de iones de sodio tiene un principio de funcionamiento similar al de la batería de iones de litio. Los iones de sodio también se desplazan entre el cátodo y el ánodo. Sin embargo, en comparación con los iones de litio, los de sodio tienen un mayor volumen y mayores requisitos en cuanto a estabilidad estructural y propiedades cinéticas de los materiales», apunta el fabricante chino.
El objetivo de CATL es establecer la cadena de producción a gran escala para 2023. China ve un gran potencial en las
baterías de sodio e incluye esta tecnología en su plan nacional de energía.
CATL espera continuar con el desarrollo de las baterías de sodio, para que la segunda generación tenga una densidad energética de 200Wh/kg.
La teoría indica que las baterías eléctricas más prometedoras serían las de sulfuro de litio, que sobre el papel pueden alcanzar una densidad energética de 2 600 Wh/kg, diez veces superior a lo que logran las de iones de litio.
Pero hoy no se cuenta con este tipo de batería porque hay problemas para su fabricación. Por un lado, es difícil controlar la distribución en el interior de las celdas de los elementos químicos necesarios.
El otro hándicap es que entre los productos de la reacción química que tiene lugar en el interior de la batería se encuentran los polisulfuros de litio, que al entrar en contacto con el electrolito desencadenan una reacción que degrada la capacidad de la batería y reduce su vida útil, explica la publicación especializada Xataka.
Sin embargo, ya hay una luz al final de este túnel: un grupo de científicos del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa, en Japón, desarrolló un nuevo material que resuelve la rápida degradación de las baterías de sulfuro de litio. El resultado de su trabajo ha sido publicado en la revista científica Nature Communications, y lo que propone es muy interesante: introducir en el interior de las baterías una estructura que ralentiza su degradación e incrementa su rendimiento.
El material que han diseñado para provocar este efecto es una «esponja» de nanotubos de carbono recubiertos por nitruro de titanio y óxido de titanio. Según estos científicos su estructura de nanotubos de carbono incrementa la estabilidad de la batería, reduce el tiempo de carga y dilata su vida útil, pero en su artículo reconocen que aún queda mucho trabajo por hacer para continuar refinando las baterías de sulfuro de litio lo necesario para que su aplicación comercial sea viable.
Con estas innovaciones todavía en pañales, la sostenibilidad de los vehículos eléctricos —y de otros equipos que hoy funcionan a base de baterías de litio—, depende de las reservas que se logren explotar en nuestro ya deteriorado planeta. Mientras se perfeccionan las baterías de sodio, se trabaja para lograr las añoradas baterías de estado sólido —otra alternativa también en sus fases iniciales que también depende del litio—, y se avance en lograr las megabaterías de sulfuro de litio, lo mejor es cuidar las que ya tengamos, pues desde ahora hay señales de que el próximo año serán un bien que podría estar en falta.
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