por su elevada densidad energética, las baterías de

por su elevada densidad energética, las baterías de

desarrollo
E
ORO
GRIS
El litio es uno de
los elementos más ligeros
de la tabla periódica y suele
utilizarse en la fabricación
de acumuladores eléctricos,
como las baterías de ion-litio.
Dada su elevada densidad
energética, muchos
lo consideran el reemplazo
perfecto para
los combustibles fósiles.
Texto: LAURA ZAZO
n el Salar de Uyuni, en Bolivia, o en el de
Atacama, en Chile, están las principales
reservas de litio del planeta. Este elemento,
descubierto en 1817 por Johann Arfvedson,
es un metal escaso en la corteza terrestre,
muy ligero, y que se encuentra disperso en
ciertas rocas. Se suele utilizar en la fabricación de aleaciones especiales y en acumuladores eléctricos, como las baterías de ionlitio, el alma de los vehículos eléctricos.
Por su elevada densidad energética –las
baterías de litio almacenan más energía en
menos espacio que las de carbón–, muchos
lo consideran el combustible del futuro. Esto,
unido a las previsiones de agotamiento de
las reservas de petróleo, a la continua subida
del precio del crudo y a la progresiva toma
de conciencia de la población con el medio
ambiente, hace que el litio parezca el reemplazo perfecto para los combustibles fósiles,
por lo que desde hace unos años gran parte
de los esfuerzos en I+D de la industria de la
automoción se centran en estas baterías.
Movilidad sostenible
La dependencia energética de los países y los
altos niveles de contaminación han impulsado la necesidad de implantar el vehículo
eléctrico para sustituir progresivamente al
convencional, alimentado por petróleo. Poco
a poco, los coches eléctricos empiezan a formar parte del tejido urbano de nuestras ciudades. El año pasado se vendieron en nuestro
país un total de 428 vehículos, lo que supone
un 350% más que en 2010, según datos de
Faconauto, la Federación de Asociaciones de
Concesionarios de la Automoción. Es una
cantidad muy pequeña pero se espera una
gran proyección para los próximos años. De
hecho, el objetivo de la Estrategia Integral
para el Impulso del Vehículo Eléctrico en
España es que en 2014 haya 250.000 coches,
¿CUáNTA ENERGÍA NECESITAN?
POR SU ELEVADA DENSIDAD ENERGÉTICA,
LAS BATERÍAS DE LITIO SON PARA
MUCHOS EL COMBUSTIBLE DEL FUTURO
puros e híbridos enchufables. Durabilidad en
ciclos y en tiempos, seguridad y una alta densidad energética son las principales características que se le exigen a una batería para su
aplicación al vehículo eléctrico.
Uno de los principales productores de litio
es Chile, con el 40% de la producción mundial. Desde el Centro de Innovación del Litio
de Chile consideran que los tres principales
problemas de las baterías de litio a resolver
en los próximos cinco años son:
• El precio. Debe reducirse en un 80%.
• La densidad energética. La cantidad de energía a almacenar por kilo de batería debe duplicarse, desde 150 Wh/kg a unos 300 Wh/kg.
• Velocidad de carga. En un vehículo, la rapidez
de carga con un cargador rápido debe al menos
duplicarse para llegar a unos 20 minutos.
El Centro está operativo desde noviembre
de 2010 y actualmente están trabajando en
Bajo estas líneas,
imágenes del Salar de
Atacama, en Chile, y de
Uyuni, en Bolivia, donde
se encuentran las
principales reservas
de litio del planeta.
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cuatro proyectos, como el NANOP, que apuesta por el desarrollo de
nano polvos y nano cátodos para
reducir el costo de las baterías, ya
que se mejora el nivel de pureza
de estos elementos. Como señala
Jaime Alée, director de Proyectos
del Centro de Innovación del Litio,
“todos los proyectos se encuentran debidamente postulados
teóricamente desde hace ya
varios meses y se ha iniciado una fase de
laboratorio de prueba de conceptos. El primer objetivo ha terminado en mayo y el
resultado final está previsto para 2012”.
Somabat, batería verde
En España se están llevando investigaciones
muy relevantes en este campo. El Instituto
Tecnológico de la Energía (ITE) coordina un
proyecto europeo para desarrollar una batería verde para vehículos eléctricos. El objetivo es producir una batería de litio utilizando materiales reciclados en su composición y de la que pueda reutilizarse el 50%
de su peso. El proyecto se ha denominado
Somabat y también incluye el estudio del
ciclo de vida de la batería, contemplando
qué materiales son menos contaminantes
a lo largo de toda la vida útil del dispositivo
y cómo puede revalorizarse y reutilizarse la
totalidad o parte de la batería.
Para Mayte Gil, coordinadora del proyecto,
la principal ventaja de las baterías de ion-litio
frente a otros dispositivos de almacenamiento electroquímico “es su elevada capacidad energética, lo que se traduce en una
mayor autonomía y bajo peso”. Aunque también señala que “hace falta aumentar su
autonomía, la vida útil, así como disminuir
los precios para hacer de ella una tecnología
competitiva”. Asimismo, señala que es necesario “aumentar la seguridad de las baterías
debido a que en la actualidad están fabricadas con materiales inflamables”.
Recientemente, el ITE ha llevado a cabo
una estancia en el Angström Advanced Battery Centre –perteneciente a la Universidad
de Uppsala (Suecia)–, un centro de investigación de materiales para almacenamiento
electroquímico y conversión de energía, puntero en toda Europa, y que está especializado
en baterías de ion-litio. El objetivo era adquirir una mayor experiencia en el desarrollo de
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nuevos materiales que sean
más eficientes, respetuosos
con el medio ambiente y con
un ensamblaje más óptimo a
la hora de realizar baterías
poliméricas de litio.
Con un presupuesto de 8,5
millones de euros, el centro
tecnológico vasco CIDETEC-IK4
es el encargado de coordinar
Greenlion, otro proyecto europeo cuyo objetivo es desarrollar baterías de
ion-litio más baratas y ecológicas por medio
de la innovación en los procesos de producción. CITEDEC-IK4 participa en este proyecto
junto con otros 15 centros de investigación,
universidades y empresas de España, Italia,
Irlanda, Alemania, Suiza, Francia y Austria.
750 KILÓMETROS SIN ENCHUFES
Uno de los principales problemas que presentan los coches eléctricos en la
actualidad es la escasa capacidad de las baterías. Conscientes de este problema, científicos de la compañía IBM tratan de darle solución a través del proyecto Battery 500. En sus laboratorios de Almadén (California, Estados Unidos),
están investigando en el diseño de baterías de litio-aire, que hagan posible
que los vehículos eléctricos viajen hasta 800 kilómetros tras una sola recarga.
Se trata de una innovadora batería en la que vienen trabajando desde 2009 y
que, en teoría, permitiría un almacenaje mucho mayor que las de ion-litio que
conocemos en la actualidad, lo que supondría un avance muy significativo. La
clave de las baterías de litio-aire es que tienen una densidad de energía mucho
mayor que las baterías de ion-litio, gracias a la ligereza de sus electrodos y al
hecho de que el principal combustible es el oxígeno de la atmósfera. Además,
desde IBM, también están desarrollando una infraestructura inteligente para
mantener los vehículos con energía sostenible, a través de una gestión eficiente de los recursos y de los suministros. De culminar con éxito sus investigaciones, supondría un salto cualitativo en la expansión del coche eléctrico.
el desarrollo de
las baterías de litio
es esencial para
el futuro del
vehículo eléctrico
El futuro de la industria
de la automoción pasa
por el vehículo eléctrico.
La innovación de Greenlion se centra en
la mejora de la maquinaria de ensamblado
de componentes para una fabricación más
eficiente. Asimismo, la mejora en el diseño
y fabricación de módulos de batería también es uno de sus objetivos. La idea es
que las baterías sean más ligeras y más
fáciles de desensamblar en caso de que
deban ser reparadas.
El proyecto también busca la creación de
un producto más ecológico. Se desarrollarán nuevos materiales no fluorados y térmicamente más estables que los empleados habitualmente y se innovará en los
procesos de fabricación de electrodos para
evitar el impacto de los disolventes orgánicos volátiles que se emplean hoy en día.
Según Oscar Miguel, director del departamento de Energía de CIDETEC-IK4, “Europa
siempre ha sido un centro de generación
de conocimiento en baterías junto con
Estados Unidos, con mucha actividad de
I+D y producción científica en materiales
para baterías de ion-litio. Sin embargo, su
fabricación se ha realizado casi exclusivamente en Asia, unida al mercado de la elec-
trónica de consumo”. A su juicio, “el avance
en nuevos materiales y en prestaciones está
permitiendo ahora nuevas aplicaciones
como el vehículo eléctrico, lo que genera
la oportunidad de establecer la producción
de baterías en Europa, cerca de la industria
automovilística que lo demanda”.
Las líneas de investigación en torno al litio
son muy amplias. Otro campo en el que también se está avanzando mucho es en el desarrollo de nuevos materiales. Concretamente,
las investigaciones de José L. Tirado, catedrático de Química Inorgánica de la Universidad de Córdoba, se centran en el desarrollo de nuevos nanomateriales para los electrodos de las baterías de ion-litio. Su objetivo
es superar la densidad de energía de los sistemas de ion-litio convencionales, reduciendo notablemente el costo de preparación. Además, la cantidad de carga que
podría almacenar sería varias veces superior
a la de los sistemas conocidos, lo que permitiría, por ejemplo, aumentar notablemente la autonomía de los vehículos.
El desarrollo de las baterías de litio es
una pieza clave para que el vehículo eléctrico sea una realidad en la lucha por la
movilidad sostenible. Menos contaminación, menos ruido, menos coste... Sin
duda, el vehículo eléctrico es una gran
alternativa para mejorar la calidad de vida
en las ciudades, aunque todavía tendremos que esperar unos años para cambiar
las gasolineras de nuestras carreteras por
estaciones de recarga de batería.
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