En un mundo donde la temperatura del planeta aumenta a un ritmo alarmante, urge poner un freno. La electromovilidad es una respuesta crucial y por ello el desarrollo de las baterías avanza a toda velocidad. Hoy el litio en estado sólido lleva la delantera en efectividad.
La batería nació en el 1.800 cuando el físico italiano Alessandro Volta construyó la primera «pila», un acumulador eléctrico o dispositivo que en dos o más celdas electroquímicas con conectores externos, convierte la energía química almacenada en corriente eléctrica.
Las baterías se presentan en muchas formas y tamaños, desde las celdas en miniatura, que se utilizan en audífonos y relojes de pulsera, a los bancos de baterías del tamaño de una habitación, que proporcionan energía de reserva a las centrales telefónicas y a servidores de centros de datos.
En los años 90 la batería evolucionó en su composición y gracias a Sony aparece por primera vez en el mercado la batería hecha de litio, incorporada en las cámaras de video.
“En esos años el estándar era alimentar dispositivos móviles como celulares o laptop, es decir, un uso de escala pequeña, pero el gran salto vino cuando se buscó alimentar automóviles con baterías. Hoy se piensa no solo en mover autos, sino también en transportes más grandes y de todo tipo”, explica Domingo Ruiz, doctor en Química de la Universidad de Chile y académico de la Facultad de Química y Biología de la Universidad de Santiago.
Es que actualmente es este rubro, con la combustión fósil de gasolina, diésel y gas el que con la emisión directa de CO2 pone en peligro el planeta, generando calentamiento global y el temido cambio climático.
La batería entonces irrumpe para hacerse cargo del transporte y después, de una continua escalada en su fabricación con litio, hoy Batería y litio son la dupla perfecta para salvar al planeta. De hecho, es por esto que las grandes potencias mundiales centran a diario todos sus esfuerzos tecnológicos en transformar la electromovilidad en una alternativa viable, masiva y escalable. Hacerlo es una tarea de sobrevivencia.
La carrera por lograrlo tiene avances considerables en el último tiempo y no se detiene. Mes a mes hay noticias en el desarrollo de las baterías, introduciendo en ellas tecnologías y materiales nuevos, que incluso se adelantan a las metas autoimpuestas por quienes llevan la delantera en este tema, que son países como China y Japón.
En busca de la mejor
Los experimentos para alcanzar la mejor batería para la electromovilidad están a la orden del día y la ventaja que toma el litio, de paso hace que Chile se transforme en protagonista de este proceso y estemos en la mira del mundo, pues somos los segundos exportadores de este material a nivel mundial.
La gran propiedad de la batería de litio es que tiene una ventaja en término de que da una mayor cantidad de energía por cantidad de masa. Es decir, la batería de litio es una batería más liviana, que se traduce en más autonomía para el auto. Hoy estos llegan a tener una capacidad de 500 km.
“La apuesta por el litio se debe a que este es un elemento liviano, con más densidad de energía que el resto de los elementos de la tabla periódica y, por lo tanto, se pueden hacer baterías que con menos volumen dan más energía. Esto fue lo que lo ha transformado en la niña bonita del baile”, concluye Ruiz.
Nada es perfecto
Si bien el litio no solo se usa en baterías y tiene otros usos comerciales como en fármacos, materiales de construcción, aeronáutica y otros, lo cierto es que hoy cerca del 75% de la producción mundial se usa para la fabricación de baterías. Actualmente todas las baterías, de todo tipo, ya sea desde la que requiere un reloj hasta los bancos de batería están hechas de litio.
Y si el reinado ya está en sus manos, ¿por qué la carrera por seguir perfeccionando las baterías continúa a diario?
Según Domingo Ruiz nada es perfecto y el litio no está exento de problemas: uno de ellos es su inflamabilidad y la inseguridad que ello provoca. “Cuántas noticias hay de celulares que explotaron en manos de alguien o en el proceso del transporte. Si bien no ocurre todos los días, es algo que puede pasar”, explica Ruiz.
Como respuesta a este inconveniente, se busca a diario perfeccionar la tecnología. En ese proceso recién se impulsó el desarrollo de una nueva composición en las baterías. Se trata de baterías hechas de litio, pero en estado sólido.
“Esto significa que el electrolito, unos de los componentes de la batería que es altamente inflamable sobre todo en unión con el litio, que es también altamente reactivo, fue reemplazado por un material cerámico en estado sólido que no es inflamable”.
Hoy el mundo cuenta con una batería que no es inflamable y resolvió así el problema de la seguridad. Este nuevo concepto de batería en estado sólido entrega más densidad de energía que una batería clásica de litio, con menos cantidad de masa, lo que se traduce en más autonomía.
Lo increíble y lo que más sorprende es que Japón tenía proyectado en su agenda de desarrollo tecnológico poner las baterías en estado sólido en sus flotas de autos eléctricos el año 2025 e incluso 2026. Pero China logró hacer esto el 2022 y con ello aceleró tanto el proceso, que Japón ya anunció que sus autos eléctricos del próximo 2024, también ya contarán con este cambio revolucionario en el mundo de las baterías.
“Todo el desarrollo tecnológico de punta, en lo que están Japón y China ocupándose día a día, es en el desarrollo y masificación de las baterías de estado sólido para sistemas de movilidad. Ya estamos navegando en eso y esto va muy rápido”.
Dentro de la búsqueda de la batería perfecta hoy también están los esfuerzos por sacar de su composición todo rastro de cobalto. “El cobalto está muy castigado a nivel internacional porque es muy contaminante y hay una presión social sobre el fin de su uso, pues una de las principales fuentes de extracción son las minas de cobalto en el Congo, en las que trabajan niños. Este es uno de los desafíos tecnológico por resolver con prontitud”, explica Ruiz.
En busca de la masificación
Si hay perfección en sus propiedades y la batería de litio en estado sólido es la tecnología de punta, ¿cuáles son los avances que se esperan? La respuesta inmediata: su masificación.
“El estado sólido en las baterías es la tecnología de punta, pero ojo, que costará masificarla porque es cara en comparación con otros tipos de baterías que son más baratas de hacer. Estas baterías son mucho más sofisticadas tecnológicamente, requieren de otro tipo de tratamiento y masificarlas es el desafío, pues es complejo”, explica Ruiz.
Hoy el auto eléctrico más básico cuesta desde $35 millones de pesos. Los autos de gama alta como Audi o Mercedes, con baterías en estado sólido, valen más de $100 millones, por lo que se hacen inviables para la media de cualquier país.
De esta manera el desafío del desarrollo tecnológico necesita combinarse con una solución asequible. “En esto China también lleva la delantera y han sido capaces de llenar Europa de autos eléctricos a menor precio. Pero falta y es importante avanzar en eso para lograr una real electromovilidad”.
Recuadro
El litio y Chile
En marzo el presidente Gabriel Boric anunció la política nacional del litio, con el fin de establecer pautas para la extracción competitiva de este material.
Y si bien aún queda mucho por avanzar en esta materia, al menos hay consenso a nivel mundial que el litio es el material perfecto para las baterías y que Chile tiene litio.
“De hecho, la noticia de la baja de su precio, que pudo desilusionar a la opinión pública no detiene nuestro potencial, pues si bien este bajó porque solo circunstancialmente había llegado a niveles muy alto, sigue siendo un muy buen negocio”, explica el académico.
Y los desarrollos en torno a él, pareciera que toman vuelo. Así lo demuestra el anuncio hecho recientemente por China, quien señaló que la compañía Tsingshan construirá una fábrica de baterías de litio en Mejillones, Antofagasta, lo que significará una inversión de cerca de 233 millones de dólares en nuestro país.
La construcción de la compañía China, una de las 20 empresas privadas más grandes del gigante asiático entregaría 688 puestos de trabajo en el norte del país y se espera que sea inaugurada en 2025.
Recuadro
¿Y el sodio? ¿Y el hidrógeno?
El boom del litio, ¿permanecerá en el tiempo?, es la pregunta que surge. De hecho, como la mayor reserva de litio está concentrada en Bolivia, Chile y Argentina, países como Estados Unidos buscan alternativas de material para las baterías, y así aparece por ejemplo el sodio para su fabricación. Sin embargo, este no ha logrado destronar al litio, pues según explica Ruiz, el sodio entrega menos densidad de energía que el litio. “Entonces hay baterías de sodio sí, pero si se quiere alimentar a un auto con solo batería de sodio le tienes que poner al menos tres veces más en peso al auto y se comienza a perder autonomía”. De manera que al menos por el momento el litio no será destronado, pero comienzan a mezclarse elementos para aprovechar las ventajas de cada uno. Así por ejemplo, a la batería de litio se le agrega sodio, pues “este aporta la estabilidad que el litio no tiene”.
En esta carrera por hacerle peso al litio, también salió a la palestra en el mercado de las energías renovables el hidrógeno.
“El hidrógeno tiene problemas propios y es que entrega menos densidad de energía que el litio, por lo tanto, definitivamente no es una alternativa para la electromovilidad”, explica Ruiz.
En el rubro que sí se ha aplicado con éxito el hidrógeno es en Europa, en la fabricación de biodiesel. Es decir, es el camino para la obtención de combustible de forma más sustentable que el que se obtiene hoy mediante la perforación del fondo marino. “El negocio del hidrógeno no está en las baterías. Funciona, pero va por otro carril que es el de la fabricación de combustible verde”, concluye Ruiz.
Llamados
El desafío en baterías es también económico, es decir, cómo se masifica su uso y cómo se globaliza a escala industrial.
“Todo el mundo de las baterías hoy está concentrado en electromovilidad, esa es la gran apuesta y los desarrollos tecnológicos apuntan a buscar mayor autonomía, estabilidad de duración y seguridad, lo que hoy está dado por baterías de litio en estado sólido”, Domingo Ruiz.