Los conocemos a todos ellos como ‘coches eléctricos’, y funcionan igual en esencia, pero su tecnología es totalmente distinta. De ahí que algunos vehículos eléctricos ofrezcan más autonomía y otros ofrezcan menos. O que algunos tengan la capacidad de cargar más rápido sus baterías, o más lento. Y la mayoría de estas diferencias tienen que ver con el cátodo.
La batería de un coche eléctrico está compuesto por tres partes esenciales: ánodo, cátodo y electrolito. El electrolito es una sustancia que contiene iones libres, el ánodo es un electrodo en el que se produce la reacción de oxidación y el cátodo es también un electrodo, pero en el que se produce una reacción de reducción. ¿Cuál es la diferencia, entonces? Que el ánodo pierde electrones, mientras que el cátodo es el que recibe los electrones perdidos por el ánodo y que pasan por el electrolito.
Las baterías actuales de los coches eléctricos se diferencian solo por el cátodo
Hay que tener en cuenta que hablamos en todo caso de celdas de batería; es decir, la unidad mínima de la batería. Y aunque las celdas se pueden diferenciar por su forma y tamaño, el punto crítico está en su composición química. En este sentido, la industria tecnológica ha estado haciendo grandes avances en el desarrollo de nuevas composiciones químicas, pero siempre centradas en alteraciones del cátodo. Manteniendo un ánodo y un electrolito prácticamente idénticos, solo se ha trabajado en cátodos de diferente química.
Y la cuestión es que en estos momentos se está llegando al límite del cátodo. La industria ha desarrollado baterías NCA, NCM, LMO, LCO, LFP y algunas otras. Todas ellas son, en realidad, baterías de iones de litio con electrolito líquido y que se diferencian, más que por cualquier otra cosa, por la composición química de su cátodo. Unas tienen principalmente níquel y cobalto (NCA y NCM) y otras se basan en hierro (LFP). La diferencia, efectivamente, está en la composición química del cátodo.
Y en realidad, no siempre se ha perseguido en el desarrollo de nuevas composiciones químicas que un coche eléctrico tenga más autonomía. Baterías como las NCM o NCA sí van en este sentido, pero las baterías LFP persiguen una mayor vida útil en ciclos de carga y descarga, y un precio más económico. Porque, en lugar de usar materiales con mayor rendimiento, se utilizan materiales más abundantes y económicos. Sea como fuere, los avances de las baterías son cada vez más lentos porque, como avanzábamos, el cátodo está marcando los límites.
Sortear los límites de las baterías: el foco está puesto en el electrolito
La industria del automóvil está apoyando a la industria tecnológica, con datos y fondos, en el desarrollo de nuevas baterías que mejoren la densidad energética, impliquen menores costes y sean lo más seguras posible. Compañías como Panasonic, LG, CATL, WeLion, y un largo etcétera, tienen ahora puesto el foco en el desarrollo del electrolito. Hasta la fecha, en todas las baterías anteriormente citadas, se ha utilizado para el electrolito una solución acuosa, un líquido conductor de la electricidad.
Pero el futuro pasa por un electrolito sólido, o incluso un electrolito semisólido como paso intermedio, tal y como propone SVolt. ¿Por qué? Porque, efectivamente, a lo largo de los últimos años se han encontrado ya multitud de composiciones químicas diferentes para el cátodo. Que pueden dar una mayor autonomía, o una mayor seguridad, o una mayor vida útil, o sencillamente unos costes más baratos para vehículos eléctricos de menor presupuesto. En definitiva, se conocen cuáles son las diferentes composiciones para según qué finalidad. Se ha llegado, prácticamente, al límite del cátodo.
Ahora las investigaciones están centradas en el desarrollo de nuevos electrolitos, principalmente electrolitos sólidos, que prometen tiempos de carga mucho más rápidos que los actuales, unos niveles de densidad energética nunca vistos en baterías con electrolito líquido, y una vida útil más amplia. Además, también pueden reducir los costes por la reducción de materiales necesarios para la fabricación de este tipo de baterías.
Y por supuesto, una vez que se haya conseguido fabricar en masa baterías con electrolito sólido, podemos dar por seguro que nacerá una nueva familia de baterías diferenciadas por la química de su cátodo, pero con el electrolito sólido como factor clave en común. Pero, mientras tanto, la industria ofrece baterías de iones de litio diferenciadas solo por su cátodo, y próximamente tendremos baterías también diferenciadas por su electrolito.
