Evolución de las baterías hasta NCM 811 electrolito sólido según BMW Group Technology Workshops – E-Mobility - diciembre 2016
Evolución de las baterías hasta NCM 811 electrolito sólido según BMW Group Technology Workshops – E-Mobility - diciembre 2016

El uso de cátodos formados por níquel, cobalto y manganeso en proporciones 8:1:1, NCM 811, es el siguiente paso en la evolución de la tecnología de las baterías para los coches eléctricos, previo a la llegada de las baterías de estado sólido y los ánodos de metal.

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).

Diagrama de composición de los cátiodos de las baterías
Diagrama de composición de los cátiodos de las baterías

Los compuestos por níquel, cobalto y magnesio (NCM) ofrecen un excepcional balance de potencia, energía y estabilidad térmica a bajo coste. Los investigadores han demostrado un aumento de la vida útil. Las celdas muestran solo una reducción del 5% de la capacidad después de 1.200 ciclos de carga-descarga. Eso indica un ciclo regular de vida de más de 4.000 ciclos. Otros investigadores también han notado una mayor mejora con la adición de aluminio a un cátodo NCM.

El efecto se observa en el diagrama triangular de la imagen. Las densidades de energía que superan los 250 Wh/kg usan cátodos ricos en níquel. Por su parte la reducción de cobalto reduce los costes. La composición de los cátodos ha evolucionado desde NCM 111 a NCM 424,  NCM 622,  hasta los actuales NCM 811, que serán la composición que se impondrá en los próximos dos años.

Así, por ejemplo, Tesla/Panasonic ha utilizado NCA para la química de sus celdas. La composición NMC la ha utilizado para usos de ciclo de vida alto como los productos de almacenamiento estacionario. Sin embargo los avances logrados por la tecnología NCM en la densidad de energía las hacen las más indicadas para su uso en los vehículos eléctricos de largo alcance.

Hoja de ruta de CATL para las baterías de los vehículos eléctricos
Hoja de ruta de CATL para las baterías de los vehículos eléctricos

Además de los planes de Panasonic con Tesla los fabricantes de baterías más importantes ya han anunciado su intención de fabricar celdas con cátodos NCM 811. Entre estos anuncios destacan los realizados por LG Chem,  Samsung SDI,  SK Innovation  y CATL.

El NMC 811 es un paso importante en el camino hacia vehículos eléctricos avanzados, de bajo coste y de mayor autonomía, a la espera de otros avances significativos como las baterías de estado sólido y los ánodos de metal. El secreto de esta industria, así como la complejidad de las baterías, hacen que sea difícil saber qué ocurrirá exactamente. Parece que el NCM 811 está preparado para convertirse en la siguiente etapa en la evolución de los vehículos eléctricos y almacenamiento en red con sistemas estacionarios.

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