Comparativa de las distintas tecnologías en baterías de acumulación

Una batería es un componente que almacena energía eléctrica, de tal forma que está disponible en el momento de necesitarla. En las últimas décadas se están produciendo grandes avances en estos dispositivos sobre todo en su aplicación en los dispositivos electrónicos, pero estos avances son totalmente insuficientes a lo que en la actualidad y en el futuro se les pedirá a las baterías; ya no solo en los dispositivos electrónicos sino en la acumulación de energía procedente de renovables o para la impulsión definitiva del coche eléctrico.

Las baterías son el “cuello de botella” que es  necesario eliminar para la implantación masiva de los coches eléctricos y más concretamente su capacidad de autonomía y velocidad de recarga.

A continuación definiremos las principales tecnologías existentes en el mercado de las baterías (electrolito líquido y seco, baterías de plomo-ácido, níquel-cadmio, níquel-hidruro metálico, litio-ion, litio polímero, Sodio-Niquel-Cloro) y las tecnologías que están por venir y que actualmente están en proceso de investigación y desarrollo (Litio-aire y litio-azufre).

En la siguiente tabla vemos las tecnologías de acumulación actuales que están disponibles en el mercado:

Las baterías de plomo son las más comunes ya que son las que están implantadas en todos los coches para el arranque de los mismos. Tienen una baja relación entre el peso y la energía que almacenan, pero esto es compensado con que duran mucho tiempo y son relativamente económicas. Desde el punto de vista medioambiental, a pesar de ser el plomo un material pesado, se reciclan hasta el 90% de su contenido. Tienen un período de recarga que puede durar entre 8 a 10 h.

Las baterias Níquel-cadmio constan de un ánodo de níquel y un cátodo de Cadmio. Al ser el cadmio un metal pesado y muy tóxico, es prohibieron a la Unión Europea a partir del 2004. Su principal ventaja era la duración (1.500 recargas), pero tienen la desventaja que acumulan poca energía y tienen efecto memoria.

Las baterías de níquel-hidruro metálico (niMH), fueron creadas a los años 70 y son las que han sustituido a las de Niquel y Cadmio después de su prohibición. Tienen más capacidad de almacenamiento por unidad de peso respeto a las baterías de plomo, pero tienen el problema del efecto memoria. No obstante son muy utilizadas por los coches híbridos, puesto que dan buenos resultados.

Las baterias de litio-ion, no sufren del efecto memoria, ni tiene una gran pérdida de capacidad por el efecto de no utilizarse. El principal inconveniente es que se sobrecalientan, además de ser un poco caras de momento, pero como toda tecnología su precio tiende a bajar.

Las baterias litio-Polimero, se encuentran todavía en desarrollo ya que son de creación reciente (2006). Empezaron a producirse aproximadamente sobre el 2006, por lo tanto todavía se encuentran en desarrollo. Es una variante de las baterías de litio-ión, a las que se ha cambiado el electrólito por un polímero. Las ventajas que tienen son que pueden coger formas geométricas a gusto del fabricante y que tienen el doble de densidad de almacenamiento. El principal inconvenientes es que son muy inestables frente a sobrecargas y sobredescargas.

Las baterias Zebra NaNiCl requieren que el electrólito esté a altas temperaturas (250ºC a 350º C), es por ello que se aíslan al vacío para evitar pérdidas de energía. La capacidad de almacenamiento es similar a las de Iones de Litio, pero con la ventaja que pueden trabajar en altas tensiones, hasta 600V, o bien almacenar grandes cantidades de energía. El número de ciclos de las baterías es de unos 1000 y su carga hasta el 50% se puede llevar a cabo en treinta minutos. Actualmente hay poca producción.

Las baterías de litio aire, todavía no están en el mercado. La principal diferencia entre la bacteria Litio-ión y Litio-aire consiste en reemplazar el cátodo tradicional por el oxígeno atmosférico. En el cátodo emplea finas láminas de carbono que absorben el oxígeno atmosférico. La energía eléctrica surge al combinar las moléculas de oxígeno con los iones de litio. La reacción es totalmente reversible: basta aplicar una corriente eléctrica (cargar la batería) para separar de nuevo el oxígeno y expulsarlo al exterior.

La validez de las baterías litio-aire ya se ha podido comprobar en el laboratorio; el problema es que todavía queda mucho por hacer. En primer lugar el litio podría incendiarse de modo violento al contacto con la humedad del aire, hace falta desarrollar nuevas membranas y electrolitos.