Joaquin Chacon, CEO de Albufera Energy Storage

En el pasado Congreso Europeo del Vehículo Eléctrico organizado por AEDIVE, Joaquín Chacón, CEO de Albufera Energy Storage, repasó el estado actual y el futuro de las diferentes tecnologías de baterías para vehículos eléctricos.

La era del litio

El mercado de las baterías de ión litio se ha duplicado entre 2012 y 2015
El 25% del mercado de las baterías de ión-litio se dedica a vehículos eléctricos

Las baterías de alto voltaje que se montan en los vehículos eléctricos deben cumplir una triple condición:

  • Rendimiento
  • Coste
  • Aceptación social (medidas de seguridad)

Las diferentes tipologías de baterías Li-ión son las que mejor responden a estas características. El término Litio-ión se refiere a un sistema electroquímico en el que los iones de litio se insertan de forma consecutiva en los electrodos positivo y negativo. Su mercado se ha duplicado entre 2012 y 2015 y el 25% se dedica a los vehículos eléctricos.

baterias de litio ion Albufera Energy Storage
Tecnología de baterías de ión-litio y las sustituciones de materiales en sus electrodos

Año a año se logra incrementar su capacidad energética en un 5% y reducir su coste en un 8%. Estas cifras hacen necesario investigar otras tecnologías, con materiales diferentes, que además permitan eliminar la dependencia de los países productores de litio y de los fabricantes de baterías, que en su mayoría están ubicados en Asia.

La era post-litio

El litio mantendrá su hegemonía en el mercado durante unos años, en los que el mercado continuará creciendo tanto en ventas como en avances tecnológicos, pero la necesidad de nuevos sistemas de baterías es una realidad compartida por todos

Los retos a los que se enfrentan las alternativas al litio-ión son tecnológicos, de ingeniería y comerciales:

  • Recargabilidad: lograr entre 1.000 y 2.000 ciclos de recarga
  • Uso de materiales sostenibles y reciclables
  • Escalado de los modelos experimentales de laboratorio a la realidad
  • Diseño para cada una de las funciones que se requieren
  • La inversión en nuevas tecnologías de baterías es complicada en empresas tradicionales, con un negocio asentado, por lo que son las pequeñas empresas las que arriesgan en ellas. Sus dificultades de financiación y los largos y costosos tiempos de homologación dificultan esta tarea.

Los nuevos tipos de baterías que centran la mayoría de las investigaciones son:

  • Baterías de silicio: sustituyen en el electrodo negativo el grafito por silicio. La principal característica de esta tecnología es que incrementa la energía específica.
  • Baterías en estado sólido: Se sustituye el electrolito líquido por el que circulan los iones del electrodo negativo al positivo por un polímero. Incrementan la seguridad ante posibles incendios
  • Baterías de metal-ion: Se sustituye el litio por un metal como por ejemplo el aluminio
  • Baterías de metal-aire. Las más utilizadas son las de litio-aire, magnesio-aire o zinc-aire. Su mayor problema, su recargabilidad, por lo que hasta ahora se han utilizado como baterías primarias, va siendo solucionado con las investigaciones.
  • Baterías hibridadas con supercondensadores
baterias de metal-aire de Albufera Energy Storage
Tipologías y datos técnicos de las diferentes baterías de metal-aire

Las baterías de aluminio-aire de Albufera Energy Storage

Albufera Energy Storage está ejecutando un proyecto de I+D+i para el desarrollo de una batería aluminio-aire recargable de última generación que supondrá un importante salto cualitativo respecto a las baterías actuales del mercado.

En la actualidad estas baterías se han restringido únicamente para fines militares, pero la empresa ve posible, en un futuro cercano, que este tipo de almacenamiento energético se incorpore en vehículos eléctricos, así como en centrales de generación de energía con fuentes renovables para su inclusión de forma inteligente en la red, Smart Grids.

Joaquín Chacón anunció la construcción de su primera fábrica en 2017 de la que saldrán, en 2020,  baterías con 5 veces más capacidad que las actuales.

Albufera Energy Storage está avalada entre otros, por el Instituto Madrileño de Estudios Avanzados de Energía (IMDEA Energía), la Universidad Autónoma de Madrid a través de su departamento de Química Física Aplicada, y la Universidad de Alicante con su equipo de Química Física, y dispone de instalaciones en el Parque Científico de Madrid.

Cómo funcionan las baterías de aluminio-aire

Una batería de aluminio-aire o batería de Al-aire produce electricidad a partir de la reacción de oxígeno del aire con el aluminio. El aluminio se oxida formando hidróxido de aluminio y generando la corriente, además, el agua también es necesaria para la reacción.

El aluminio tiene una de las densidades de energía más altas de todas las pilas. Tiene el potencial para un máximo de ocho veces la autonomía de una batería de iones de litio, que son las que se usan actualmente para los coches eléctricos y en smartphones o tabletas, pero con un peso significativamente menor. Presentan características que las diferencian de cualquier otra batería del mercado: ergonomía, facilidad de manejo, compatibilidad e interoperabilidad.

Como debilidad está su rápida oxidación al entrar en contacto con el agua y que no es rápidamente recargable. Por eso, Albufera Energy está siguiendo varias líneas principales y paralelas de investigación para el desarrollo y selección de los componentes que permitan alcanzar unas especificaciones óptimas de la batería de aluminio/aire.

Además, la investigación, para la que se ha fijado un plazo de dos años, se basa en la adecuación de los electrodos para conseguir el almacenamiento. Se investiga en la aplicación de líquidos iónicos, en disolventes orgánicos y en la intercalación de nanotubos de carbono o grafeno en las láminas de aluminio que permitan trabajar en medios acuosos.

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