Las "gigafábricas" podrían algún día producir millones de baterías para vehículos eléctricos en el Reino Unido. El gobierno ya ha comprometido al país a prohibir la venta de automóviles nuevos con motor de gasolina y diésel para 2030, por lo que parece que los vehículos eléctricos (o EV, como a menudo se abrevia) probablemente reemplazarán gran parte de la flota actual.

El fabricante de automóviles Nissan prometió aumentar la producción de vehículos eléctricos en su planta de Sunderland, en el noreste de Inglaterra, mientras que su socio industrial construirá una planta de baterías eléctricas en las cercanías. Mientras tanto, en Cheshire, el propietario de Vauxhall, Stellantis, ha anunciado que invertirá 100 millones de libras esterlinas (139 millones de dólares estadounidenses) en la construcción de furgonetas y automóviles eléctricos en su planta de Ellesmere Port.

¿Cómo serán todas estas baterías? La mayoría de los vehículos eléctricos actuales usan baterías de iones de litio, pero tienen una serie de limitaciones. Afortunadamente, los científicos e ingenieros están explorando varias formas de superar estos desafíos que podrían ayudar a impulsar la conversión de automóviles a electricidad.

Las baterías de iones de litio fueron comercializadas por primera vez por Sony en 1991 y se han convertido en las baterías recargables más comunes en los vehículos, al igual que en los teléfonos móviles y las computadoras portátiles. Son más eficientes y tienen una vida útil más larga:entre 15 y 20 años, aproximadamente tres veces más que una batería de plomo-ácido tradicional. Fundamentalmente, las baterías de iones de litio almacenan más energía y también son mucho más livianas, lo que significa que un vehículo equipado con una usa menos energía para moverse.

Las baterías generan energía moviendo partículas cargadas llamadas iones hacia adelante y hacia atrás entre dos electrodos. Cuando la batería está cargada, los iones de litio pasan de un electrodo compuesto de óxido de metal a un electrodo de grafito. Cuando la batería se descarga para alimentar el automóvil, los iones de litio van en sentido contrario, lo que hace que los electrones fluyan en el circuito eléctrico conectado.

El futuro de las baterías para vehículos eléctricos

Para hacer que las baterías de iones de litio sean más baratas, los científicos de la Universidad Estatal de Pensilvania en los EE. UU. están analizando las baterías de fosfato de hierro y litio, que utilizan diferentes elementos de electrodos. Este modelo de batería es mucho más económico y más seguro que las baterías de óxido de cobalto, manganeso y litio, níquel, ampliamente utilizadas, y tiene el potencial de impulsar un automóvil 250 millas con tan solo diez minutos de carga.

La ansiedad en torno al rango que pueden cubrir los vehículos eléctricos completamente cargados también está impulsando a los fabricantes de automóviles a desarrollar baterías que usen un componente sólido que separe los electrodos, en lugar de uno líquido. Estos son más seguros y pueden impulsar vehículos eléctricos más de 300 millas con una sola carga.

Pero las baterías de litio tienen un problema. El litio es un elemento relativamente raro en la Tierra en comparación con la mayoría de los minerales de uso común. A medida que aumente la demanda de baterías, el precio del litio aumentará considerablemente. Esto ha llevado a los geólogos a buscar nuevas fuentes de litio en todo el mundo, a menudo con sus propios costos elevados. Por ejemplo, la extracción de litio de los salares en Chile consume mucha agua, que allí escasea. El cobalto también es escaso en comparación con metales similares como el hierro, y los minerales se concentran en la región políticamente inestable del Congo en África.

Una solución puede ser aprovechar más lo que ya tenemos. Con más de un millón de autos eléctricos vendidos en todo el mundo en 2017, un número que aumenta rápidamente, los científicos están estudiando cómo reciclar litio a gran escala. Algunos están considerando si las bacterias podrían ayudarlos a lograr esto.

En el futuro, será importante diseñar baterías que se puedan desarmar fácilmente para reutilizar los metales que contienen. El litio también es un metal muy reactivo, lo que presenta desafíos para las personas encargadas de manipularlo.

También existen alternativas potenciales al litio. Por ejemplo, las baterías de iones de sodio están despertando el interés de los fabricantes de vehículos eléctricos debido a su menor costo. Funcionan de manera similar a las baterías de iones de litio, pero el sodio es más pesado y almacena menos energía.

Un poco más adelante en el futuro están las baterías multivalentes, donde el ion que se mueve entre los electrodos tiene una carga mayor que el litio y, por lo tanto, entrega más de un electrón cada uno al circuito. Hay desafíos sustanciales que los científicos deben superar con estas baterías, pero potencialmente podrían ofrecer un almacenamiento de energía aún mayor.

Construir suficientes autos eléctricos a un precio que los haga más baratos que las alternativas de combustibles fósiles es un gran desafío. A la cabeza de la investigación sobre baterías, los científicos están trabajando para resolver este problema y revolucionar la forma en que viajamos.