Batería de iones de litio

Una batería de iones de litio es la tecnología recargable de almacenamiento de energía que alimenta prácticamente a todos los vehículos eléctricos modernos, además de a la mayoría de los ordenadores portátiles, los teléfonos y las herramientas eléctricas. Existe porque ofrece una combinación excepcional de densidad energética, eficiencia y vida en ciclos: una masa dada de celdas de iones de litio puede almacenar mucha más energía útil que las químicas anteriores de plomo-ácido, níquel-cadmio o níquel-metal-hidruro que la precedieron. Esa densidad es lo que hace posible siquiera un coche eléctrico práctico, al permitir que un paquete de unos pocos cientos de kilogramos almacene los 40 a 100 kilovatios hora necesarios para una autonomía aprovechable.

La batería funciona desplazando iones de litio de un lado a otro entre dos electrodos a través de un electrolito líquido. Durante la descarga, los iones de litio se mueven desde el electrodo negativo (el ánodo, por lo general de grafito) a través del electrolito hacia el electrodo positivo (el cátodo), mientras los electrones correspondientes recorren el sentido opuesto por el circuito externo para realizar trabajo útil en el motor. La carga invierte el proceso y obliga a los iones a regresar al ánodo. Un separador poroso y fino impide que los electrodos se toquen a la vez que deja pasar los iones y, como no se deposita ni se disuelve metal alguno como ocurría en las químicas antiguas, la reacción es muy reversible y puede repetirse miles de veces.

Esto importa porque la vida en ciclos y la eficiencia se traducen directamente en la longevidad del vehículo y en su coste de uso. Un paquete de coche eléctrico bien gestionado suele conservar en torno al 80 a 90 por ciento de su capacidad tras 1.500 a 3.000 ciclos completos, a menudo más de 320.000 kilómetros de conducción, y la eficiencia de ida y vuelta de la carga supera habitualmente el 90 por ciento. La elevada tensión de cada celda —nominalmente en torno a 3,2 a 3,7 voltios según la química— también significa que se necesitan menos celdas en serie para alcanzar los 400 u 800 voltios que emplea un sistema de tracción eléctrico.

La de iones de litio no es una receta única, sino una familia de químicas definidas sobre todo por el material del cátodo. Los dos tipos dominantes en los coches son la NMC (níquel-manganeso-cobalto), apreciada por su alta densidad energética y su gran autonomía, y la LFP (litio-ferrofosfato), que sacrifica algo de densidad a cambio de menor coste, mayor seguridad y vida más larga. Otras variantes como la NCA, la LMO y los emergentes diseños de estado sólido ocupan nichos concretos, y los fabricantes ajustan de continuo la mezcla precisa para equilibrar autonomía, potencia, coste y durabilidad.

La principal preocupación práctica es la sensibilidad a la temperatura. El calor acelera las reacciones secundarias que envejecen una celda y, en casos extremos, puede desencadenar la fuga térmica, mientras que el frío reduce con fuerza la potencia disponible y la velocidad de carga. Por ello, los paquetes de coches eléctricos van envueltos en sistemas de refrigeración líquida o por aire y están gobernados por un sistema de gestión de batería que vigila la tensión y la temperatura de cada módulo, equilibra las celdas y limita la carga para mantener el paquete dentro de su ventana segura. Comprender estas restricciones explica muchos comportamientos del coche eléctrico, desde el preacondicionamiento previo a una carga rápida hasta el consejo de no dejar la batería a plena carga con calor.