¿Cuál es la tecnología de baterías del futuro según Mercedes-Benz? El profesor Andreas Hintennach, contesta.
El fabricante de vehículos Mercedes-Benz se ha aventurado a predecir cuáles van a ser las tecnologías de las baterías del futuro que, según ellos, “tienen realmente una oportunidad”.
El profesor Andreas Hintennach, jefe de investigación de células de batería en Daimler, ha sido el encargado de explicar las que, a su juicio, son las tecnologías con más futuro.
Hintennach, quiso explicar la tecnología actual, que se decanta por las baterías de iones de litio, las cuales considera como un “elemento clave de la movilidad eléctrica”, donde toman especial importancia aspectos como la densidad de energía, la seguridad, el peso o la sostenibilidad.
El profesor, explicó cómo aborda Mercedes-Benz la actual tecnología de baterías, en auge en este momento. Dijo:
“La tecnología de las baterías es un elemento clave de la movilidad eléctrica y no un producto estándar, 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 ulterior de las células 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 baterías, que es un complejo ordenador que siempre se puede mejorar. La gestión térmica también es un tema importante. Es responsable de la vida y también del rendimiento de la batería.
Hay que entender realmente el mecanismo de las tecnologías para poder tomar las decisiones correctas.”
Aseguran desde la compañía alemana que, “en los años venideros, esta tecnología seguirá marcando el ritmo, pero hay más por venir”. Hasta aquí, ninguna novedad que no supiéramos ya, con la tecnología de pilas de combustible en pleno desarrollo.
Sostenibilidad
Otro punto que destaca el profesor, es la sostenibilidad de las baterías, a lo cual se le está dando mucha importancia en los últimos tiempos. Ante esto, el profesor ha dicho que han realizado una asociación de sostenibilidad con Farasis Energy (Ganzhou) Co., Ltd. para adoptar un enfoque holístico a lo largo de toda la cadena de valor, e indica:
“Parte de las células de batería para la próxima generación de vehículos de nuestra marca de productos y tecnología EQ ya se producirán utilizando un 100% de electricidad procedente de energías renovables.”
El profesor, añade que “la propulsión eléctrica tiene un impacto peor que los motores de combustión en lo que respecta a la producción”. Pero claro, no todo se mide en la producción, a lo cual indica:
“La producción del motor de combustión ha mejorado constantemente durante los últimos 133 años. Por otra parte, la batería y la pila de combustible comienzan actualmente su vida con más emisiones debido al aumento de la demanda de energía.
Sin embargo, en términos de funcionamiento ambos son mucho más eficientes. Y eso vale la pena a largo plazo. Incluso si no los cargamos usando electricidad CO₂-neutral, los vehículos alimentados por batería generan alrededor de un 40% menos de emisiones a lo largo de su ciclo de vida que los vehículos con motores de gasolina, y un 30% menos que los vehículos alimentados por diésel.”
Además, indica que en el cálculo anterior, no se tiene en cuenta el objetivo del Grupo Daimler denominado ‘Ambition 2039‘, que reducirá todavía más la huella de carbono. El profesor, indica que actualmente, sus vehículos “ya son recuperables en un 95%”.
Hintennach explica también que se necesitarán alrededor de 8 o 10 años para que haya “un número significativo de baterías de vehículos disponibles para su reciclaje”, indicando que en particular materiales como el cobalto, el níquel, el cobre y más tarde también el silicio, serán reciclados.
Seguridad
Ante uno de los temas más comprometidos sobre las baterías como lo es la seguridad de las mismas, Mercedes-Benz, a través de Hintennach, comenta:
“La capacidad energética es importante, por supuesto. Pero hay más: la seguridad es un factor muy decisivo para nosotros.
Los cambios relacionados con los materiales podrían hacer posible obtener una mayor capacidad, pero con compromisos en términos de seguridad. Para nosotros, esto está definitivamente fuera de discusión.”
El decisivo papel del silicio
El silicio, según indican, sustituirá en gran medida la utilización del polvo de grafito en las baterías, lo cual indican que servirá para aumentar la densidad de energía de las baterías hasta un 20 o 25%.
Además, otro de los usos del silicio pasa por mejorar la velocidad de carga.
El reemplazo de los materiales actuales
El profesor, explica lo que sucede con materiales como el cobalto o el litio:
“Son materiales que se basan principalmente en el manganeso, una materia prima menos problemática desde el punto de vista ecológico y más fácil de trabajar.
Ya existen excelentes instalaciones de reciclaje para el manganeso porque se ha utilizado durante décadas en forma de baterías alcalinas (baterías no recargables). La tarea de los investigadores es hacer que este tipo de baterías sean recargables.
Esperamos que la tecnología esté lista para el mercado en la segunda mitad de la década de 2020.”
Pero otra alternativa real sería la de las baterías de litio-azufre. En concreto el azufre, es un producto desecho industrial poco costoso, puro y fácilmente reciclable. Pero como todo nuevo material, tiene sus contras, que principalmente radican en la densidad de energía. El profesor, no duda en afirmar que “pueden pasar años hasta que esta tecnología esté disponible para los coches de pasajeros”.
En cuanto al reemplazo del litio, todo apunta que pasaría por las baterías de magnesio y azufre. De hecho, el magnesio está disponible fácilmente.
La alternativa a las baterías de litio actuales
Ante la gran pregunta, Mercedes-Benz indica que existen alternativas, sí, que incluso son tecnológicamente superiores a la actual tecnología de iones de litio.
Entre ellas, como no, se encuentran las ya muy popularizadas baterías de estado sólido, las cuales indica la marca que utilizarán en su autobús urbano Mercedes-Benz eCitaro en la segunda mitad de 2020.
El profesor indica que dicha tecnología, “tiene un ciclo de vida muy largo, y además no incluye cobalto, níquel o manganeso”. Aunque, de nuevo en contra tiene la densidad de energía, que según indica Hintennach, es menor.
En base a ello, indica que las baterías de estado sólido son una buena solución para los vehículos comerciales, pero no para los de pasajeros y asegura que será la batería de iones de litio la que permanezca en la industria en los próximos años.
A pesar de indicar firmemente que “no hay ni una sola tecnología de post-lithium-ion. Ya se trate de células con electrolitos de estado sólido, ánodos metálicos de litio o sistemas de litio y azufre”, aunque si deja la puerta abierta a una batería alternativa.
Se trata de una batería de estado sólido “en la que la capa de grafito del ánodo puede ser sustituida por nuevos materiales como la lámina de metal de litio o el polvo de silicio, lo cual, indica que aumenta considerablemente la densidad de energía”, que se traduce en mayor autonomía y en mayor velocidad de carga. Sobre la seguridad de las mismas, indica:
“Todas las baterías de estado sólido tienen grandes ventajas en cuanto a la seguridad, pero todavía estamos trabajando en la carga rápida y en una mayor vida útil antes de poder decir ‘esta es la tecnología que deberíamos llevar a la carretera ahora” en relación con nuestros coches de pasajeros’.”
El profesor declara las baterías de litio-azufre como una posible alternativa, indicando que “reemplazar el níquel y el cobalto de las baterías actuales por azufre aumentaría significativamente la sostenibilidad”, pero también indica que su vida útil todavía no es demasiado larga, a pesar de que la densidad de energía sí es alta.
También, se hace referencia a las baterías de litio-aire, donde en realidad sólo hay litio, explicando que, el resto, que es el oxígeno, simplemente viene del aire. Añade:
“Químicamente, es un concepto similar al de una pila de combustible, donde usamos hidrógeno. La densidad de energía sería extraordinaria, pero esta tecnología está todavía muy lejos de la realidad.”
Baterías orgánicas, ¿Es el futuro?
En el concept Mercedes-Benz Vision AVTR que la marca presentó en el CES 2020, se integraban este tipo de baterías denominadas orgánicas, que hacen posible una movilidad sin emisiones. Cuando se le preguntó al profesor sobre este tema, comentó:
“Por primera vez, su revolucionaria tecnología de baterías consiste en una química de células orgánicas basada en el grafeno y, por lo tanto, no utiliza ningún material raro, tóxico o caro como los metales. Esto hace que la e-movilidad sea independiente de los recursos fósiles.
Una revolución absoluta es la posibilidad de reciclar al 100% mediante el compostaje debido a la materialidad – un ejemplo perfecto de una futura economía circular en el sector de las materias primas. Además de una densidad energética exponencialmente alta, la tecnología también impresiona por su excepcional capacidad de carga rápida.
Las baterías orgánicas son actualmente parte de nuestra investigación fundamental. Todavía faltan varios años para que se pueda establecer en los vehículos Mercedes-Benz,¡Pero el potencial está ahí!”
