La modificación de la química de las baterías en la composición del cátodo busca incrementar la densidad energética, aumentar en lo posible la seguridad y reducir su precio, una condición fundamental para el abaratamiento del precio final de los vehículos eléctricos.
En la actualidad los avances en la composición química de las baterías se realizan fundamentalmente sobre el cátodo, en el que se aumenta el porcentaje de níquel reduciendo el del cobalto, un mineral mucho menos abundante y por lo tanto mucho más caro. Se busca también aumentar la densidad energética para almacenar mayor cantidad de energía, y por lo tanto aumentar la autonomía, sin modificar el volumen ni el peso.
Las baterías de litio se caracterizan por la química utilizada en el cátodo. Las primeras baterías de litio usaban una química de óxido de litio-cobalto, llamadas a menudo batería de litio o LiCo. Más tarde, se usaron óxidos de níquel, manganeso y hierro. A las químicas de litio se les asignan nombres como NCM (níquel, cobalto y manganeso), NCA (níquel, cobalto y aluminio) o LiFePO (Litio, fósforo y hierro) para distinguirlos entre sí. En la mayoría de los casos el litio no se utiliza en estas designaciones. Por otro lado los números que siguen a los compuestos químicos significan las cantidades relativas de cada uno de los elementos en la composición (NCM 111 significaría partes iguales de níquel, cobalto y manganeso, el 33% de cada componente, por lo que a veces se denominan NCM 333).
A continuación se resumen que tipo de química están utilizando dos de los fabricantes más importantes del mundo, que son las que montarán los próximos vehículos eléctricos que lleguen al mercado.
LG Chem
Según declaraciones del gerente de finanzas de LG Chem, Chung Ho-Young, la empresa coreana solo fabrica en serie baterías con cátodo NCM 811 en formato cilíndrico y para autobuses eléctricos.
La hoja de ruta de LG Chem es pasar del NCM 622, que ya está en producción para los vehículos eléctricos actuales, al NCM 712 (70% de níquel, el 10% de cobalto y el 20% de manganeso). Su producción está prevista en masa para dentro de dos o tres años. Las baterías NCMA agregan aluminio a la composición, el contenido de níquel se acerca al 90% y el contenido de cobalto hasta el 10%. Según etnews, una web coreana, el Hyundai Kona Eléctrico utilizará las baterías NCM 622 de LG Chem.
Innovación SK
Comenzará la producción de celdas NCM 811 para coches eléctricos en agosto. Con estos planes es posible que el Kia Niro EV estrene este tipo de baterías. Las celdas NCM 622 tienen una mayor densidad de potencia y las celdas de batería NCM 811 tienen una mayor densidad de energía y un menor costo.
Tesla / Panasonic
Tesla indica en su web que “las celdas utilizadas en el Model 3 son las de mayor densidad de energía usadas en un vehículo eléctrico”. Esta cualidad se logra reduciendo significativamente el contenido de cobalto aumentando el de níquel, manteniendo así la estabilidad térmica. “El contenido de cobalto de nuestra química NCA (níquel, cobalto, aluminio) es más bajo que el del resto de fabricantes con celdas NCM 811. Como consecuencia el peso bruto del Model 3 está a la par que el de sus rivales de combustión”.
Tesla y Panasonic utilizaron químicas NCA en el Model S y en el Model X. La evolución lógica en el Model 3 es la nueva química NCMA. En el caso del Model 3, con un cátodo sin apenas cobalto (menos de un 10%) el coste de la batería podría situarse en menos de 100€/kWh.
Conclusiones
Tesla-Panasonic, también en la batería, parecen llevar la delantera en el incremento de densidad energética, sobre el resto de los fabricantes. La táctica de todos es la misma: reducir la proporción de cobalto y aumentar la de níquel en los cátodos. Lo complicado es lograr un cátodo químicamente estable en estas condiciones. Por eso LG Chem juega sobre seguro probando sus celdas NCM 811 en pequeñas flotas de autobuses eléctricos.
Por otro lado, si los pronósticos se cumplen será interesante comparar las baterías del Kia Niro Eléctrico (SK Innovation NCM 811) con las del Hyundai Kona Eléctrico (LG Chem NCM 622). Al tener la misma capacidad y ser montadas en modelos muy similares supondrá una prueba de lo que realmente supone el avance hacia las baterías NCM 811.
Carlos Sánchez Criado
Publicista por la Universidad Complutense. Director comercial de publicaciones técnicas del sector de la energía durante doce años. Director de Energy News Events, S.L. desde 2012 difundiendo información en Energynews.es, movilidadelectrica.com e hidrogeno-verde.es. Y por supuesto, organizando eventos como VEM, la Feria del Vehículo Eléctrico de Madrid.
