Larga duración, calidad superior, el más alto grado de seguridad… son algunas de las características que se esperan de las baterías de alta tensión para vehículos. Por eso, las baterías de iones de litio tienen que ser diseñadas para alcanzar una duración de al menos 150.000 km, y hasta 15 años de vida útil.
Aún así, después de pasar todo este tiempo en el coche, la batería conserva el 80 por ciento de su capacidad de almacenamiento y rendimiento originales. «El desarrollo de una batería de alta tensión para un vehículo que sea, al mismo tiempo, rentable, potente y fiable, no es ciencia ficción”, mantiene Joachim Fetzer, miembro de la dirección de la división Gasoline Systems y responsable de electromovilidad en Robert Bosch. En los próximos cinco años, Bosch tiene la intención de ofrecer baterías que serán el doble de potentes. Al mismo tiempo, la compañía está explorando nuevas tecnologías de baterías.
Desarrollo: el camino hacia la próxima generación de baterías de iones de litio
Tecnología de iones de litio:
Durante los próximos años, esta tecnología tiene aún mucho potencial que ofrecer. Las baterías de hoy en día tienen una densidad de energía de, aproximadamente, 115 Wh / kg, pero tienen el potencial de llegar hasta los 280 Wh / kg. Para la investigación de la próxima generación de baterías de iones de litio, Bosch ha unido sus fuerzas con GS Yuasa y Mitsubishi Corporation en una empresa conjunta llamada Lithium Energy and Power. «El objetivo de esta joint-venture es conseguir que las baterías de iones de litio alcancen el doble de potencia», asegura Fetzer. Para la consecución de este objetivo, los socios han puesto en común sus respectivos puntos fuertes. GS Yuasa puede aplicar su experiencia en la optimización de células para la creación de una batería con una mayor densidad de energía y el consiguiente aumento de autonomía. Bosch, por su parte, aporta su experiencia en la gestión compleja de baterías y la integración de los sistemas.
Baterías post iones de litio:
El departamento de investigación central de Bosch está trabajando en tecnologías de baterías post iones de litio, como, por ejemplo, el litio-azufre, una tecnología que ofrece una mayor densidad de energía y capacidad. Bosch estima que la primera batería de litio-azufre estará lista para su producción en serie a mediados de la próxima década.
Progreso: la gestión de la batería incrementa la autonomía un 10 por ciento
La química de la célula:
Hay varias maneras de mejorar el rendimiento de la batería. Por ejemplo, el material utilizado para el ánodo y el cátodo juega un papel importante en la química celular. Actualmente, la mayoría de los cátodos se componen de manganeso de níquel-cobalto (NCM) y níquel-carboxianhídridos (NCA), mientras que los ánodos son de grafito, carbono blando o duro, o de carbono de silicio.
Voltaje de la célula:
Los electrolitos de alta tensión pueden aumentar aún más el rendimiento de la batería, incrementando la tensión dentro de la célula de 4,5 a 5 voltios. El desafío técnico radica en garantizar la seguridad y la longevidad de la célula, al tiempo que mejorar su rendimiento.
Gestión de la batería:
En sus investigaciones con baterías de alto rendimiento, Bosch se centra en impulsar el seguimiento y la gestión de las distintas células, así como de todo el sistema. El reto tecnológico que se presenta es gestionar de forma fiable una batería en la que el flujo de energía en las células esté regulado por hasta diez microcontroladores a través de un sistema de bus de datos en red, CAN. Una gestión sofisticada de la batería puede aumentar hasta en un 10 por ciento la autonomía, sin alterar la química celular.
Infraestructura: los vehículos automatizados influyen en la tecnología de baterías
Puntos de recarga rápida:
Un gran número de puntos de recarga rápida para vehículos eléctricos podría tener un impacto importante en la tecnología de las baterías. Cuanto más rápido se pueda recargar la batería, menos importante será su autonomía.
Conducción automatizada:
Los vehículos totalmente automatizados hacen que la recarga sea mucho más sencilla, ya que pueden buscar puntos de recarga que no necesiten la asistencia del conductor. Su funcionamiento ha quedado demostrado en el proyecto V-Charge, encabezado por Bosch, VW, y varias universidades europeas. La idea se basa en que, por ejemplo, dentro de un garaje, el conductor sería capaz de utilizar una aplicación de smartphone para dirigir automáticamente su vehículo eléctrico hacia un punto de recarga por inducción. Cuando el conductor regresa, el automóvil vuelve al punto de recogida por sí mismo.
También son posibles otras variantes; por ejemplo, un conductor podría solicitar a través de su teléfono móvil un vehículo de una flota de “car-sharing” para que acuda de inmediato al lugar designado. Las flotas son, de hecho, otro sector en el que la demanda de baterías – tales como las relativas a su vida útil de servicio – está cambiando, ya que los vehículos de una flota de estas características están normalmente en servicio menos de los 15 años estimados para la vida de las baterías de vehículos.
Tres vidas: para una batería de alto voltaje, el coche es sólo el primer paso
Diferentes etapas en la vida de una batería:
Un vehículo de flota, que habitualmente realiza muchos kilómetros en un corto espacio de tiempo, requiere de una batería nueva con pleno rendimiento y capacidad. Por el contrario, una batería ligeramente usada puede funcionar igual de bien en automóviles que sólo realizan rutas cortas. Esto reduciría el coste total de un coche eléctrico.
Incluso después de doce años – la vida útil promedio de un automóvil – la batería aún conservaría el 80 por ciento de su rendimiento y capacidad originales. Esto significa que sus componentes pueden ser todavía útiles, por ejemplo, como una unidad de almacenamiento de energía, lo que sería una tercera vida para la batería.
El proyecto “Second Life» con BMW y Vattenfall:
En Hamburgo, las baterías usadas de los vehículos eléctricos se están juntando para formar un gran sistema de almacenamiento de energía. Un sistema que pueda proporcionar energía en cuestión de segundos y que ayude a estabilizar la red eléctrica. Con este proyecto, Bosch, BMW y Vattenfall están trabajando conjuntamente para impulsar la movilidad eléctrica y el almacenamiento de la energía.
