La batería de litio del coche eléctrico

En el desierto chileno de Atacama, la Sociedad Química y Minera de Chile S.A (SQM) es hoy en día la principal productora del mundo de un elemento fundamental para teléfonos móviles o el coche eléctrico: el litio. Este material se extrae de la salmuera (agua con sal) bombeada del subsuelo del Salar de Atacama, como subproducto del cloruro de potasio, siendo procesado en instalaciones industriales cercanas a Antofagasta.

En un post anterior sobre la mucha mayor eficiencia y reducción de emisiones de un coche eléctrico frente al de gasolina, algunos lectores defendían que estas ganancias ambientales quedaban muy mermadas por el impacto de las baterías. La realidad es que una batería de iones de litio (Li-Ion) como las que llevan algunos de los nuevos autos eléctricos no destacan por tener una especial incidencia en el medio ambiente o la salud. Lo que sí resulta cierto es que mucho de lo que ocurra en los próximos años con el vehículo eléctrico dependerá del desarrollo tecnológico de este componente.

Si levantamos el capó de un coche de gasolina, encontramos la batería más común de plomo-ácido utilizada para el arranque del vehículo. A pesar de que este material puede ser altamente contaminante, hoy en día estos acumuladores están bien controlados y se reciclan un 95% de ellos. El inconveniente de emplear estas baterías también para mover coches eléctricos es que al intentar meter mucha más energía crecen demasiado, volviéndose excesivamente pesadas y voluminosas.

Otra tecnología que ha sido muy empleada para todo tipo de aplicaciones industriales ha sido la de níquel-cadmio (Ni-Cd). Sin embargo, el cadmio es un metal pesado muy tóxico, por lo que este tipo de acumuladores han sido desplazados por los de níquel-hidruro metálico (Ni-MH), que son los que lleva el coche híbrido Toyota Prius. Estas baterías pueden acumular el doble de energía por cada kilo de peso que las de plomo ácido, pero sus prestaciones no son suficientes para una verdadera expansión del coche eléctrico. Además, no resuelven del todo el inconveniente del efecto memoria: que es lo que antes pasaba a los móviles cuando la batería empezaba a durar cada vez menos por no cargarlos de forma completa (antes de que aparecieran las actuales baterías de litio).

El coche escandinavo Think City, uno de los turismos 100% eléctricos que ya se pueden comprar en España, cuenta con acumuladores de sodio y cloruro de níquel (Na-NiCl2) fabricados por la empresa MesDea en Suiza. Estas baterías también conocidas como ZEBRA (del Zeolite Battery Research Africa Project) funcionan a temperaturas de 200-250 grados y suponen un gran avance en capacidad. Son muy interesantes. Aun así, como explica el director de I+D de la empresa vasca Cegasa, Igor Cantero, su pega es también importante: un 10% de la batería se emplea en mantener alta la temperatura incluso con el coche apagado, lo que puede provocar que se descargue sola, ocasionando problemas.

Los acumuladores de energía sobre los que hay más expectativas puestas hoy en día son los mismos que los de los móviles, los de litio ion. El litio es el elemento sólido más ligero de la tabla periódica y este tipo de baterías pueden almacenar ya unos 150 Wh por cada kilo de peso. Y, aún así, esto significa que una batería de 30 kWh para un auto enchufable pesará unos 200 kilos. “Son las que mejor cumplen los requisitos del coche eléctrico”, destaca Cantero, cuya empresa Cegasa está trabajando ya en prototipos de baterías de litio ion para vehículos eléctricos con vista a su producción a gran escala a partir del año 2012. Sin duda, uno de sus mayores inconvenientes es el precio: 500 euros por kWh. Esto significa que la misma batería de antes de 30 kWh costará 15.000 euros. La industria espera que la producción a gran escala de estos acumuladores reduzca su precio a 200-250 euros el kWh en 2020.

En cuanto a su impacto ambiental, como detalla este químico, lo que se utiliza no es litio metálico sino sales de litio, “que no tienen problemas de toxicidad”. Sí puede haberlo con el óxido de cobalto empleado como material catódico, pero se está sustituyendo ya por fosfato de litio y hierro (LiFePO4) u óxido de manganeso litiado (LiMn2O4) para evitar su gran inestabilidad.

El director de I+D calcula que se necesita una cantidad aproximada de unos 13 kilos de litio por cada coche eléctrico. ¿De dónde van a salir? Para responder a esta pregunta hay que ir de nuevo al salar de Atacama (Chile), o al salar del Hombre Muerto (Argentina), o al lago salado de Xitai (China)… De acuerdo a los últimos datos del Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS), en 2008 se produjeron unas 25.400 toneladas de litio en el mundo, cifra que en 2009 descendió a unas 18.000 toneladas por la crisis económica. Los principales productores fueron Chile (41%), Australia (24%), Argentina (12%) y China (12%). No obstante, también se extrae en Portugal, Canadá, Zimbabwe o Brasil. Además, en los últimos años muchos países y empresas han empezado a moverse rápidamente en búsqueda de reservas que explotar. Se han encontrado importantes yacimientos en México y, sobre todo, en Bolivia. En el inmenso salar de Uyuni, en el departamento de Potosí, la Corporación Minera de Bolivia (COMIBOL) ha estimado que existen unos 100 millones de toneladas de litio disueltos en la salmuera bajo tierra, lo que supondría, de lejos, las mayores reservas del planeta.

La industrialización del salar de Uyuni está considerado uno de los proyectos estratégicos del presidente boliviano Evo Morales y, este mes de abril las máquinas reanudaron las perforaciones de varios pozos de hasta 300 metros de profundidad para determinar las regiones con mayor concentración de litio de cara a su pronta explotación. ¿Será Bolivia la futura Arabia Saudí del litio?

Algunas voces críticas con el coche eléctrico advierten que el mundo se va quitar de encima la dependencia del petróleo para serlo ahora del litio. Sin embargo, esto no tiene por qué ser así gracias justamente a su reciclaje. “Con la gasolina ocurre que una vez que la gastas en el depósito del coche ya no la puedes recuperar, pero una de las cosas que se plantea desde el principio con el vehículo eléctrico es el reciclaje de los compuestos de litio de las baterías en desuso para fabricar otras nuevas”, comenta Cantero, que no cree que el suministro vaya a suponer ningún problema.

Este tipo de baterías tienen mucho que mejorar aún. En los últimos años, se están abriendo numerosas líneas de investigación y se puede avanzar mucho con la nanotecnología y nuevos materiales. Además, todavía se puede optimizar mucho el proceso de producción. “Nosotros somos fabricantes de pilas y sabemos que existe un gran margen”, incide el director de I+D de Cegasa, que cree que se puede aumentar la densidad de las baterías de litio a 200 Wh/kg, lo que reduciría su tamaño para obtener la misma energía. “El motor de combustión lleva 100 años optimizándose, pero esto acaba de empezar”, subraya.

En lo que respecta al tiempo de recarga, este químico considera que no existen ya complicaciones técnicas para recargas lentas de 4-6 horas como quieren las compañías eléctricas, ni tampoco para rápidas de 30 minutos a una hora como piden los fabricantes de coches. Lo que resulta ya más delicado son las descargas ultrarrápidas de 10 ó 12 minutos, por el sobrecalentamiento de los acumuladores. “Esto se podrá hacer pero sólo para situaciones de emergencia”.

La idea es que una misma batería sirva para toda la vida útil de un coche. En el caso de las baterías de litio ion, estas permiten unas 2.200-2.500 recargas profundas, lo que supone unos diez años de uso. Aunque en realidad, una batería que llegue a este punto mantendrá todavía un 80% de capacidad de acumulación de energía. Cargar en un coche con un 20% de peso inútil de una batería de 200 kilos no tiene sentido. Pero esa batería seguiría siendo muy útil para otras aplicaciones en las que no haya que moverla, antes de enviarla a reciclar.