Las baterías de iones de litio, que están empezando a sustituir a las de níquel en aplicaciones avanzadas, probablemente será la opción de la química de las baterías utilizadas en los vehículos híbridos enchufables y en los coches eléctricos puros, al menos hasta 2025, según los ponentes de la sesión dedicada a “Nuevas Tecnologías de Baterías” en el Congreso Mundial del SAE en Detroit.
Prabhakar Patil, director general de Compact Power Inc., filial de la coreana LG Chem, señala que el coste de los sistemas de iones de litio se ha reducido en un 97 por ciento por kilovatio-hora desde principios de la década de los noventa.
Prabhakar Patil predice que los costes caerán otro 25 a 50 por ciento en los próximos cinco años, lo que ayudará a introducir el coche eléctrico.
Patil ve un gran potencial en las baterías de zinc-aire y aluminio-aire, aunque no en aplicaciones en la industria del automóvil eléctrico, por ahora.
Las baterías de zinc-aire tienen 3,5 veces más energía potencial que las de iones de litio, y las aluminio-aire almacenan 21 veces más, pero aún queda mucho por investigar antes de fabricarlas en grandes cantidades, por lo que en principio se destinarán a pequeños aparatos, como audífonos, y su posible aplicación en el vehículo eléctrico tendrá que esperar unos años.
Patil señala la capacidad de EE UU, con una larga historia en la tecnología de iones de litio, y dice que debe ser capaz de alcanzar a Japón y Corea del Sur.
LG Chem proporcionará las células de las baterías de litio para el montaje en Michigan por General Motors Corp. para el híbrido enchufable GM Chevrolet Volt, o vehículo eléctrico de autonomía extendida.
Patil espera que las fábricas en EE UU progresen, desde realizar sólo el montaje, a la producción del electrolito, las materias primas y, finalmente, la batería completa. Una instalación avanzada podría tardar hasta 18 meses en construirse y el coste no sería mayor que el de una fábrica de motores.
Patil señala que no existe ningún problema de recursos de litio. La mayor concentración de depósitos de litio se encuentra en América del Sur (especialmente en Bolivia), pero EE UU y Canadá tienen importantes reservas (ocupan el 4º y 5º lugar en recursos, respectivamente).
Las baterías se alimentan de electricidad, que puede producirse de múltiples maneras, y su impacto fundamental es el de la propia generación de electricidad. Pueden recargarse en las horas valle, de menor demanda, e incluso en un futuro podrían verter electricidad a la red en horas punta de máxima demanda (V2G).
La red de distribución existe, a diferencia del hidrógeno, y la infraestructura básica podría construirse en poco tiempo y sin grandes dificultades. Pero también hay importes desventajas e inconvenientes. En primer lugar la capacidad y el coste de las baterías.
Las baterías de ión-litio mejoran la capacidad y la autonomía de los vehículos, pero son costosas, se recalientan y, sobre todo, existe un debate no resuelto sobre si hay recursos suficientes de litio para fabricar millones de nuevos automóviles. El precio de la tonelada de litio pasó de costar 350 dólares en 2003 a 3.000 dólares en 2008.
Otros inconvenientes son las limitaciones de tamaño y prestaciones de los vehículos eléctricos, el tiempo de recarga de las baterías, la ausencia actual de puntos de recarga o de cambio de baterías, y los cambios que deberían producirse en la generación de electricidad y en la red de distribución.
No obstante, las ventajas económicas, políticas, sociales y ambientales a medio y largo plazo son muy superiores a los inconvenientes reales, lo que explica el apoyo de numerosos gobiernos al desarrollo de los vehículos eléctricos recargables.
Un hecho es incontestable: la gasolina y el gasóleo proporcionan mayor densidad energética y flexibilidad que la más avanzada de las baterías: 13 kWh/kg en la gasolina (8,9 kWh por litro) y 12,7 kWh/kg en el gasóleo, frente a 0,16 kWh de la última generación de baterías de iones de litio. La mayor densidad energética de los hidrocarburos garantiza una mayor autonomía, a pesar de su ineficiencia para convertir la energía química almacenada en kilómetros recorridos.
Además, se requieren sólo unos minutos para llenar el depósito, frente a las varias horas necesarias para recargar los actuales vehículos eléctricos, y existe toda una infraestructura bien desarrollada de gasolineras, frente a su ausencia en el caso de los vehículos eléctricos.
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Experts Say Lithium Batteries Should Have Long Run
Lithium-ion, which is just starting to replace nickel-metal-hydride in advanced auto applications, likely will be the chemistry of choice for batteries used in hybrid and electric vehicles through at least 2025, panelists agreed during a session on New Battery Technology at last week’s SAE World Congress in Detroit.
Prabhakar Patil, CEO of Compact Power Inc., a subsidiary of Korea’s LG Chem, notes that the cost of lithium-ion systems has dropped 97 percent on a kilowatt-hour basis since the early 1990s. He predicts costs will fall another 25 to 50 percent within five years.
Patil sees great potential for emerging zinc-air and aluminum-air batteries, although not in automotive applications. Zinc-air units have 3.5 times the energy potential of lithium-ion, and aluminum-air has 21 times more. The problem is in converting the materials into high-power manufacturable systems. As a result, Patil expects these types of batteries to be relegated to low-power uses such as hearing aid batteries.
Patil notes the U.S. has a long history with lithium-ion technology and says it should be able to catch Japan and South Korea in terms of manufacturing. LG Chem will supply lithium-battery cells for assembly in Michigan by General Motors Corp. for GM’s Chevrolet Volt extended-range hybrid. Patil expects plants in the U.S. to progress from assembly facilities to electrolyte production, producing the raw materials and eventually making the complete battery. An advanced facility could take up to 18 months to construct and cost as much as a new engine plant, he said.
Patil disagrees with some reports claiming a boom in lithium-ion batteries will produce a shortage of the metal. The largest concentration of lithium deposits is in South America (particularly Bolivia), but the U.S. and Canada rank as the fifth- and sixth-largest markets, respectively.
Mass production expected to lower battery costs, weight
Several automotive industry leaders are convinced that the cost of lithium-ion batteries, as well as the size and weight of the battery, will decline substantially once automakers begin to produce them at higher volumes.
"If you think about lithium-ion" batteries, "most people don’t know that only 25% of the weight is actually storing energy," said Ric Fulop, founder and president of A123 Systems Inc., a battery supplier. "I think there is significant room for improvement to take that from 25% to 50% over the next decade … and costs should come down by more than half."
