¿Cómo será la batería de los vehículos eléctricos del futuro?



«Gigafactorías“Algún día podría estar produciendo millones de baterías de vehículos eléctricos en el Reino Unido. El gobierno ya ha comprometido al país a una prohibición sobre la venta de automóviles nuevos con motor de gasolina y diésel para 2030, por lo que parece que es probable que los vehículos eléctricos (o EV, como suelen abreviarse) reemplacen gran parte de la flota actual.

El fabricante de automóviles Nissan ha prometido reforzar la producción de vehículos eléctricos en su planta de Sunderland en el noreste de Inglaterra, mientras que su socio industrial construir una planta de baterías eléctricas cercano. Mientras tanto, en Cheshire, el propietario de Vauxhall, Stellantis, ha anunciado que invertirá £ 100 millones (US $ 139 millones) en la construcción de furgonetas y coches eléctricos en sus instalaciones. Planta de Ellesmere Port.

¿Cómo serán todas estas baterías? La mayoría de los vehículos eléctricos de hoy utilizan baterías de iones de litio, pero tienen una serie de limitaciones. Afortunadamente, los científicos e ingenieros están explorando varias formas de superar estos desafíos que podrían ayudar a impulsar el impulso de convertir los automóviles en electricidad.

Las baterías de iones de litio se comercializado por primera vez por Sony en 1991 y se han convertido en la batería recargable más común en los vehículos, al igual que en los teléfonos móviles y las computadoras portátiles. Son más eficientes y tienen una vida útil más larga, entre 15 y 20 años, aproximadamente tres veces la de una batería de plomo-ácido tradicional. Fundamentalmente, las baterías de iones de litio almacenan más energía y también son mucho más livianas, lo que significa que un vehículo equipado con una usa menos energía para moverse.

Las baterías generan energía moviendo partículas cargadas llamadas iones hacia adelante y hacia atrás entre dos electrodos. Cuando la batería está cargada, los iones de litio pasan de un electrodo de compuesto de óxido metálico a un electrodo de grafito. Cuando la batería se descarga a encender el coche, los iones de litio van en sentido contrario, lo que hace que los electrones fluyan en el circuito eléctrico conectado.

El futuro de las baterías para vehículos eléctricos

Con el fin de abaratar las baterías de iones de litio, los científicos de la Universidad Estatal de Pensilvania en los EE. UU. Están buscando baterías de fosfato de hierro y litio, que utilizan diferentes elementos de electrodos. Este modelo de batería es mucho más barato y seguro que las baterías de óxido de cobalto, manganeso y litio, ampliamente utilizadas, y tiene el potencial de alimentar un automóvil. 250 millas con tan solo diez minutos de carga.

La ansiedad en torno al rango que pueden cubrir los vehículos eléctricos completamente cargados también está impulsando a los fabricantes de automóviles a desarrollar pilas que utilizan un componente sólido que separa los electrodos, en lugar de uno líquido. Estos son más seguros y pueden alimentar vehículos eléctricos a más de 300 millas con una sola carga.

Pero las baterías de litio tienen un problema. El litio es un relativamente raro elemento en la Tierra en comparación con la mayoría de los minerales de uso común. A medida que aumenta la demanda de baterías, el precio del litio aumentará. aumentar drásticamente. Esto ha llevado a los geólogos a buscar nuevas fuentes de litio en todo el mundo, a menudo con sus propios costos elevados. Por ejemplo, la extracción de litio de los salares en Chile consume mucha agua, que es hay escasez allí. El cobalto también es escaso en comparación con metales similares como el hierro, y los minerales se concentran en el Congo políticamente inestable región de África.

Una solución puede ser aprovechar más lo que ya tenemos. Con más que un millón de coches eléctricos vendidos en todo el mundo en 2017, un número que aumenta rápidamente, los científicos están estudiando cómo reciclar el litio a gran escala. Algunos están considerando si bacterias podría ayudarlos a lograr esto.

En el futuro, será importante diseñar baterías que se puedan desmontar fácilmente, para reutilizar los metales que contienen. El litio también es un metal muy reactivo, presentando desafíos para las personas encargadas de manejarlo.

También existen alternativas potenciales al litio. Por ejemplo, baterías de iones de sodio están ganando interés por parte de los fabricantes de vehículos eléctricos debido a su menor costo. Funcionan de manera similar a las baterías de iones de litio, pero el sodio es más pesado y almacena menos energía.

Un poco más en el futuro están las baterías multivalentes, donde el ion que se mueve entre los electrodos tiene una carga mayor que el litio y, por lo tanto, entrega más de un electrón cada uno al circuito. Hay desafíos sustanciales que los científicos deben superar con estas baterías, pero potencialmente podrían ofrecer incluso mayor almacenamiento de energía.

Construir suficientes autos eléctricos a un precio que los hará más baratos que las alternativas de combustibles fósiles es un gran desafío. A la vanguardia de la investigación de baterías, los científicos están trabajando para resolver este problema y revolucionar la forma en que viajamos.

Este artículo de Simon Algodón, Profesor Titular de Química, Universidad de Birmingham y Peter Raymond Slater, Profesor de Química de Materiales, Universidad de Birmingham, es republicado de La conversación bajo una licencia Creative Commons. Leer el artículo original.



Fuente: TNW

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