Por Eileen Falkenberg-Hull, de Newsweek
En una década, algunas automotrices japonesas prevén fabricar autos eléctricos que podrían recorrer hasta 1200 km entre cargas. Este vaticinio no es nuevo: cuándo habrá un punto de quiebre tecnológico.
Lucid Air ofrece la autonomía más larga de todos los autos eléctricos a batería (BEV) del mercado actual. Según estimaciones de la Agencia de Protección Ambiental puede recorrer 830 km entre cargas. Pero la compañía Toyota dijo recientemente que sus autos eventualmente podrían ir aún más lejos gracias a la tecnología de baterías de estado sólido. El fabricante de automóviles japoneses reveló que sus futuros vehículos recorrerían casi 1200 km entre carga y carga (con capacidad plena) en tan solo 10 minutos.
Toyota, como muchos otros fabricantes de automóviles, ha encomendado a sus ingenieros mirar hacia el futuro, más allá del próximo vehículo eléctrico (EV) de la gama de la empresa. Están analizando futuras tecnologías de baterías para vehículos eléctricos, desde la composición de las celdas hasta el alcance y las capacidades de recarga.
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Los autos eléctricos a batería que se encuentran actualmente en el mercado tienen baterías con composición de iones de litio o de hidruro metálico de níquel, provenientes de varias empresas de todo el mundo. Estas baterías son grandes y pesadas, tradicionalmente ocupan la mayor parte del espacio entre las ruedas del BEV que alimentan. Su tamaño y peso hacen que los autos eléctricos a batería pesen más que sus homólogos propulsados por motores de combustión interna. Los vehículos pesados tienden a dañar más rápido las rutas que aquellos autos más livianos, y la potencia de la batería tiene que superar el peso del auto para impulsa.Final del formulario Las baterías de estado sólido son la próxima frontera. Son muy prometedores, pero aún no están listas para el “prime time”.
“La tecnología de baterías de estado sólido ha sido el santo cáliz desde hace algún tiempo. Miles de ingenieros y miles de millones de dólares de capital de riesgo se han invertido en hacerla lo suficientemente práctica, escalable y asequible para ser utilizada en vehículos de producción”, dijo John Voelcker, un periodista especializado en autos eléctricos para Car and Driver, Green Car Reports y otros medios. “Pero los ingenieros de baterías le dirán que un avance que parece prometedor en condiciones de laboratorio a menudo no funciona en condiciones del mundo real”.
Las baterías tradicionales de iones de litio y de hidruro metálico de níquel contienen electrolitos líquidos o en gel polimérico. Mientras que las baterías de estado sólido tienen electrodos sólidos y electrolitos sólidos. Estos sólidos están diseñados para ser más densos de energía, lo que resulta en una batería más pequeña y ligera que alimente el automóvil. Además, estos factores permitirán una mayor autonomía del BEV. Diferentes empresas utilizan diferentes productos químicos para lograr resultados óptimos para su marca; y los fabricantes de automóviles compran baterías de proveedores que pueden ofrecer la combinación adecuada para lo que buscan.
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La tecnología de estado sólido no es nueva, pero sí lo es su aplicación en automóviles a gran escala. En la década de 1990, investigadores del Laboratorio Nacional de Oak Ridge crearon una nueva clase de electrolitos de estado sólido que hizo que la industria automotriz se pusiera de pie y pusiera su atención allí.
Ford, BMW, Toyota, Mercedes-Benz, Volkswagen, Nissan y muchos otros han invertido en el desarrollo de tecnología de baterías de estado sólido. Muchos se han asociado con empresas de innovación energética para trabajar en pos de sus objetivos de desarrollo. Los costos asociados con el desarrollo de tecnología de estado sólido ascienden a cientos de millones de dólares, si no miles de millones, por parte de fabricante de automóviles.
Antes de que las baterías lleguen al mercado, hay una serie de problemas que los fabricantes de automóviles y de baterías deben resolver, incluida la instalación de infraestructura de carga para respaldar la capacidad de carga rápida de alto voltaje.
“Uno de los elementos intrigantes de la afirmación de Toyota es la capacidad de cargar en 10 minutos”, dijo a Newsweek Stephanie Brinley, directora asociada de investigación y análisis de S&P Global.
“De alguna manera, la capacidad de cargar más rápidamente y la infraestructura robusta para soportar esa capacidad es más crítica que lograr un alcance de más de 1200 km. El tiempo de carga y las afirmaciones de alcance se complementan entre sí, pero la infraestructura y el tiempo de carga son elementos que los consumidores cuestionan hoy en día. Si las preguntas ‘¿puedo cargar de forma segura cuando lo necesito y cuánto tiempo tomará?’ pueden responderse de una forma en la que los consumidores confíen, la cuestión del alcance se vuelve un poco menos prioritaria”.
Muchos fabricantes de automóviles se han autoimpuesto como plazo o fecha límite los años 2030 o 2035 para convertirse en fabricantes de automóviles totalmente eléctricos. Otros están promocionando su capacidad de ser climáticamente neutrales, una frase utilizada para describir un enfoque de sostenibilidad durante todo el desarrollo, la fabricación y el ciclo de vida útil de un vehículo y más allá, para 2050 o antes.
Las baterías de estado sólido desempeñan un papel protagónico en estos esfuerzos. Pero eso no significa que los autos de hoy quedarán olvidados por las baterías del mañana. Lo mismo ocurre con la elaboración moderna de los vehículos eléctricos y la infraestructura de carga.
“Es probable que se necesite un nuevo cable de carga para aprovechar al máximo las mayores velocidades de carga del estado sólido, pero los futuros vehículos deberían ser compatibles con el hardware actual, especialmente con la adopción del estándar de carga norteamericano (anteriormente conocido como conector de carga de Tesla), por la mayoría de los fabricantes de automóviles”, explicó Chad Kirchner, vicepresidente de contenidos de EVPulse.
“Puede que llegue un momento en el futuro en el que se requiera la actualización, pero no será de la noche a la mañana. Esto es especialmente cierto cuando la propiedad de vehículos nuevos dura una década o más a la vez”. Según S&P Global, hoy en día la mayoría de los propietarios conservan sus autos durante poco más de 12 años. Hace una década, el promedio era de 9,7 años.
“Si bien es razonable esperar que las células de estado sólido aparezcan en uso limitado a finales de esta década, vale la pena señalar su accidentada trayectoria hasta la fecha dentro de una de las compañías automotrices más grandes, más respetadas y más rentables del planeta”, dijo Voelcker. “Toyota dijo en 2017 que podría tener celdas de estado sólido en automóviles para 2020. Ese cronograma ahora se ha retrasado media década o más, con continuas promesas de gran rendimiento y enormes promesas… pero yo no apostaría dinero por ningún año específico antes de 2030”.
A pesar de que no haber una línea de meta, Brinley de S&P Global asegura que el mensaje de Toyota sobre el tema es importante. “Una transición más amplia de un mercado dominado por motores de combustión interna a un mercado dominado por vehículos eléctricos no estará determinada por ningún desarrollo o avance tecnológico por sí solo. Una mayor autonomía y tiempos de carga más rápidos son importantes, pero la infraestructura y el costo para el consumidor también lo son. La importancia del anuncio de Toyota es que es un paso más en el camino y cada paso cuenta”, dijo Brinley.
