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En las carreteras actuales dominan dos categorías de vehículos distintas:los vehículos eléctricos (EV) y los automóviles convencionales con motor de combustión interna (ICE). Si bien comparten un objetivo común:transportar pasajeros, existen profundas diferencias en la forma en que se alimentan, particularmente en lo que respecta a la tecnología de baterías.
Tanto los vehículos eléctricos como los ICE dependen de baterías para almacenar energía eléctrica. Las baterías de los vehículos eléctricos se cargan desde fuentes externas, como cargadores domésticos o estaciones públicas. Los automóviles ICE, por el contrario, utilizan una batería de plomo-ácido que el alternador del motor recarga constantemente. Una vez cargada, cualquiera de las baterías garantiza que los sistemas eléctricos de un vehículo funcionen independientemente de la red. Las similitudes terminan ahí; comienzan las diferencias.
Desde el punto de vista de la ingeniería, las baterías pertenecen esencialmente a mundos diferentes. El paquete de baterías de un vehículo eléctrico es comparable a un colchón de tamaño doble:pesa media tonelada, está compuesto por cientos de celdas y está construido con una variedad de metales raros. La batería de un automóvil ICE es una unidad de plomo-ácido simple, pequeña, económica y bien entendida. Para resaltar las disparidades, examinémoslas a través de tres lentes:química, tamaño y capacidad energética.
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Las baterías de plomo-ácido, utilizadas en vehículos ICE durante más de un siglo, contienen dióxido de plomo, sulfato de plomo, ácido sulfúrico y plomo puro. Los electrodos son principalmente óxidos de plomo, ocasionalmente mezclados con estaño, antimonio o calcio. El resto de la batería suele ser de plástico.
Los vehículos eléctricos utilizan casi universalmente química de iones de litio. Las baterías de iones de litio son apreciadas por su peso ligero y su alta densidad de energía, lo que las hace ideales también para teléfonos inteligentes, tabletas y portátiles. Además del litio, las baterías de los vehículos eléctricos suelen incorporar manganeso, cobalto, níquel y compuestos a base de carbono, como el grafito y el acero. Si bien no están clasificados como metales de tierras raras, muchos de estos materiales son escasos, razón por la cual las baterías de vehículos eléctricos usadas se reciclan con frecuencia por su valioso contenido.
Las baterías de plomo-ácido también se reciclan ampliamente:alrededor del 99% de las unidades gastadas se recuperan para obtener plomo. Aunque el proceso de extracción es económico, plantea importantes riesgos ambientales y para la salud, que pueden contrarrestar los beneficios del reciclaje.
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Las baterías ICE están diseñadas únicamente para alimentar los componentes electrónicos y el encendido de un automóvil, y se recargan continuamente mientras el motor está en marcha. Sin embargo, las baterías de los vehículos eléctricos deben proporcionar suficiente energía para mover todo el vehículo durante horas sin carga. Este requisito conduce a un aumento masivo de tamaño y peso.
Una batería de plomo-ácido estándar suele pesar entre 30 y 50 libras. La batería de un vehículo eléctrico puede pesar entre 1000 y 2000 libras. Para darle un ejemplo concreto, la batería del Nissan Leaf de 40 kWh mide aproximadamente 62×47×10,5 pulgadas, aproximadamente 30.000 pulgadas cúbicas, el tamaño de un colchón doble.
Las baterías de los vehículos eléctricos suelen estar ocultas debajo del piso del vehículo para maximizar el espacio y distribuir el peso de manera eficiente. Esta ubicación también ayuda a proteger la mochila del impacto y mantiene bajo el centro de gravedad del vehículo.
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Las baterías de iones de litio cuentan con una densidad energética de alrededor de 150 a 250 Wh/kg, en comparación con los 30 a 40 Wh/kg de las de plomo-ácido. También tienen una menor densidad de masa (el litio es menos denso que el plomo), lo que hace que las baterías de vehículos eléctricos sean más eficientes en términos de energía y espacio.
Las capacidades típicas de las baterías de los vehículos eléctricos oscilan entre 75 kWh y 135 kWh, y los camiones eléctricos más grandes superan los 200 kWh. Una sola carga puede proporcionar una autonomía de aproximadamente 200 millas. Por el contrario, una batería de plomo-ácido estándar de 12 V tiene una capacidad de aproximadamente 48 Ah, que es poco menos de 0,6 kWh. Para igualar la energía de una batería de vehículo eléctrico de 100 kWh, necesitarías más de 160 baterías de plomo-ácido.
