Un nuevo diseño para baterías de ion litio logra alcanzar el sueño de los 1.000 kilómetros de autonomía

El principal obstáculo de un mayor desarrollo de los coches eléctricos es que su autonomía es bastante más pequeña que los vehículos convencionales. Existen coches que podrían alcanzar los 600 kilómetros como el Tesla 100 o más de 500 como el nuevo Ampera-e, pero la media se sitúa en los 161 kilómetros de recorrido con una sola recarga.

Probablemente si el coche no tuviese sistemas eléctricos como el cierre centralizado, las luces, los limpiaparabrisas o el aire acondicionado, la autonomía podría ser mayor. Pero a día de hoy, de igual a igual, los coches de combustibles tradicionales ganan la partida.

Entonces, ¿qué hacer para conseguir una mayor autonomía? El Instituto Fraunhofer ha dado con la tecla con un nuevo diseño para las baterías de ion litio que podría aumentar el rango de un coche eléctrico hasta los 1.000 kilómetros.

Los coches eléctricos no tienen una sola batería, sino una colección de paquetes de baterías hechas de cientos o miles de células individuales que se embalan y están conectados entre sí. Estas células de la batería separadas cada una requieren una carcasa, así como terminales, los cables y monitores electrónicos, que se combinan para tomar hasta un 50 por ciento del espacio de un paquete de baterías. Es decir, la mitad de las actuales baterías no son ion litio, sino cables y sistemas eléctrónicos.

En asociación con ThyssenKrupp y el IAV Automotive Engineering, el Instituto Fraunhofer de Tecnologías de Cerámica y Sistemas IKTS en Dresde (Alemania) está desarrollando EMBATT, un nuevo tipo de batería que reduce el número de aquellos componentes de un diseño mucho más simple que liberaría un espacio que podría ser utilizado para proporcionar una mayor capacidad de almacenamiento de electricidad.

EMBATT sigue el ejemplo de otra fuente de energía eléctrica, la pila de combustible. Las pilas de combustible funcionan mediante la combinación de oxígeno con un gas, como el hidrógeno o el metano, a través de una membrana permeable, para generar electricidad. Un componente clave de tales células es lo que se llama una placa bipolar. Esta placa cubre ambos lados de la célula y tiene un número de funciones, pero su propósito principal es actuar como los electrodos para recoger la energía eléctrica producida por la célula con una placa que actúa como el ánodo y el otro como el cátodo.

La idea de Fraunhofer es sustituir las carcasas y conectores individuales en los paquetes de baterías con placas similares. En lugar de establecer las celdas de la batería junto a la otra, podrían ser apilados directamente uno encima del otro y cubiertas por placas, lo que llevaría la corriente a través de su superficie. Esto no sólo simplificaría el diseño, sino que en gran medida reduciría la resistencia, lo que hace tener más electricidad disponible de una forma más rápida.

En el diseño de Fraunhofer, esta placa bipolar tiene la forma de una cinta metálica que está recubierta en ambos lados con una cerámica mezclada con polímeros y materiales eléctricamente conductores. La cerámica es el nuevo medio de almacenamiento de energía, con un lado de la cinta como el ánodo y el otro como el cátodo dependiendo de la formulación del recubrimiento. Fraunhofer dice que este arreglo permitiría una fácil fabricación y una larga vida útil de las baterías.

El resultado de todo esto es que los coches eléctricos podrían llevar baterías más grandes ocupando el mismo tamaño o sin aumentar el peso, consiguiendo que los coches tengan esa autonomía mágica de 1.000 kilómetros en el medio plazo.

El Instituto Fraunhofer  está desarrollando el electrodo y los materiales de los electrodos, ThyssenKruppse encargará de la fabricación de las baterías y el IAV Automotive Engineering se hace cargo de la integración en los vehículos eléctricos.

De momento el proyecto EMBATT no ha salido del laboratorio, pero los socios ya están trabajando en la ampliación de la tecnología para empezar sus pruebas en vehículos en 2020.