La revolución de las baterías sin cobalto

Escribe el Ing. Daniel Zambrano, Director de las carreras de Ingeniería Electrónica y Electromecánica de UADE

Hace poco tiempo atrás, el proveedor chino de la industria automotriz Svolt y el fabricante de automóviles del mismo origen, Great Wall, anunciaron la implementación de baterías de litio para el uso automotriz, libres de cobalto. La implementación de esta solución implica un nuevo paso en la eliminación del cobalto de las baterías que se utilizan actualmente en la industria y una reducción del costo de las mismas. Las limitaciones en la extracción del cobalto implicarían una disminución de los costos de estas baterías, siendo esta una de las razones que retrasan el desarrollo de los vehículos eléctricos.

Esta tecnología sustitutiva, que permite utilizar hierro en lugar de cobalto, es en realidad anterior a las que hoy están ampliamente difundidas para las baterías de uso automotriz (NCM Níquel-cobalto-manganeso y NCA Níquel-Cobalto -aluminio).

La tecnología propuesta LFP (litio-hierro-fosfato), además de poseer una menor densidad energética (relación energía acumulada/peso), eliminaría el níquel y el cobalto, mineral escaso en la naturaleza, oriundo mayoritariamente de la República de Congo, cuya forma de explotación y extracción es altamente cuestionable. También permitiría una expansión más rápida de la movilidad eléctrica con posible incidencia en tres cuestiones que implican impactos ambientales.

Por un lado, la contaminación atmosférica de las grandes ciudades que, en considerable medida, se debe al uso de automóviles con motores térmicos, una de las principales causas de problemas de salud de la población urbana. Y por el otro, permiten, potencialmente, reducir las emisiones de CO2 (si podemos reemplazar las fuentes generadoras de electricidad por fuentes que sean en un mayor porcentaje renovables). Por último, también aportan una disminución de la contaminación acústica ya que, en general, los vehículos eléctricos son sustancialmente más silenciosos.

Pero en el camino hacia una movilidad sustentable, también hay ciertos aspectos que debemos cuidar para no solucionar un problema y crear otro. Cabe destacar que una batería para automóvil es equivalente a 7000 u 8000 pilas doble A empaquetadas. Esto trae como consecuencia un grave problema cuando la vida útil de estas baterías llega a su fin, para su posterior eliminación y reciclaje.

Debemos entender que el cambio de tecnología, que hace uso de recursos como hierro, fosfato, oxígeno y en menor medida manganeso, precisa de todos modos sales de litio, separadores de polímero y grafito, además del cobre y aluminio. Si bien estos materiales son abundantes en la naturaleza, debido a las necesidades actuales y futuras, si queremos avanzar en baterías libres de materiales críticos se debería aumentar ostensiblemente su producción.

De acuerdo a lo manifestado por los desarrolladores e investigadores de estas tecnologías libres de cobalto, las celdas LFP están comenzando a alcanzar densidades energéticas (en peso y volumen) suficientes como para ofrecer una autonomía decente a los vehículos eléctricos de uso particular. Actualmente estas baterías han alcanzado capacidades de al menos 160 Wh/kg. A modo de comparación, las celdas 2170 de Panasonic (NCA) que equipan actualmente a muchos de los vehículos eléctricos actuales tienen alrededor de 247 Wh/kg. Las celdas LFP, podrían llegar a pesar entre 40 y 60 kg más que la versión NCA (entre un 10 y un 15% más), lo que supone tan solo un 3% del peso total del vehículo en general.

Existe una gran variedad de minerales posibles que pueden almacenar energía eléctrica y, en estos, algunos son comercialmente más viables que otros. Las baterías NCM y NCA mantienen el mejor equilibrio costo-densidad de energía. Las de tipo LFP están alcanzando una densidad de energía que puede satisfacer las necesidades de los vehículos eléctricos de autonomía media, aportando a la vez otras ventajas como la velocidad de carga, la longevidad, la seguridad y el bajo costo. Esta circunstancia muestra una diversificación del mercado que reduciría la posibilidad de que uno de los materiales se vuelva crítico.

(*) Daniel Zambrano: Director de las carreras de Ingeniería Electrónica y Electromecánica de UADE


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