El desarrollo de nuevas baterías para vehículos eléctricos que sean más económicas, que permitan una carga más rápida, sean más potentes, duraderas y ecológicas, ha tenido ocupadas a muchas empresas en los últimos años.
Una de ellas es la empresa australiana Graphene Manufacturing Group (GMG), que anunció los resultados de las pruebas de rendimiento de un nuevo tipo de batería de iones de aluminio y grafeno.
Estas baterías sacan por completo de la ecuación al litio, ya que, entre otros aspectos, el 90% de la producción y compra de litio se encuentra en China, provocando que las cadenas de suministro del mundo sean vulnerables en las disputas comerciales.
La idea, originalmente desarrollada por la Universidad de Queensland, consiste en que las celdas utilizan nanotecnología para insertar átomos de aluminio dentro de pequeñas perforaciones realizadas en superficies planas de grafeno.
En los experimentos realizados por el Instituto Australiano de Bioingeniería y Nanotecnología de esa universidad, los prototipos de celdas tipo moneda de la nueva batería ofrecieron las siguientes cifras de rendimiento.
En primer lugar, una densidad de potencia de unos 7.000 W/kg. La densidad de potencia indica la rapidez con la que una célula puede cargarse y descargarse. Con las actuales baterías de iones de litio, que se sitúan entre 250 y 700 W/kg, se trata de un gran salto, y sitúa a la batería de iones de aluminio casi al nivel de los ultracondensadores, que pueden ofrecer entre 12.000 y 14.000 W/kg.
En segundo lugar, una densidad de energía de 150-160 Wh/kg, por lo que sólo transporta alrededor del 60% de la energía por peso de las mejores celdas comerciales de iones de litio de la actualidad.
La densidad energética ha sido durante mucho tiempo el número clave de la hoja de especificaciones de las baterías de los autos eléctricos; cuanto mayor sea la densidad energética, mayor será la autonomía del paquete de baterías. Así que, sólo por la densidad de energía, esta nueva batería de GMG no recibiría la atención de un fabricante de vehículos eléctricos. Pero, su enorme velocidad de carga podría cambiar esta situación, según GMG, estas baterías pueden cargarse tan rápido que un teléfono móvil con esta tecnología de iones de aluminio podría obtener una carga completa en 1-5 minutos.
Si trasladamos este concepto al mundo de los autos eléctricos, nos encontramos con un vehículo eléctrico que recorre el 60% de la distancia que recorre un Tesla equivalente con una carga, pero que se carga tan rápido que la autonomía podría ser un problema mucho menor.
Además, superan ampliamente a las baterías de litio en las pruebas de ciclo de vida, sometiéndose a 2.000 ciclos completos de carga y descarga sin ningún deterioro aparente en su rendimiento, son extremadamente seguras, con un bajo potencial de incendio, y también son más reciclables que las baterías de litio, al final de su vida útil.
Otro as en la manga de las baterías GMG es su excelente rendimiento térmico. Incluso cuando se cargan y descargan a gran velocidad, no parecen sobrecalentarse.
Este hecho cambia la ecuación de la autonomía; tomando la batería de 100 kWh descrita anteriormente, una batería GMG del mismo peso sólo llevaría 60 kWh. Pero si no se necesitan los 80 kg adicionales de equipo de refrigeración, el auto impulsado por GMG puede llevar 80 kg más de celdas, lo que daría un total de 72,8 kWh, junto con velocidades de carga más rápidas que podrían poner fin a la ansiedad por la autonomía.
Uno de los problemas que deben resolver los investigadores es la infraestructura de carga. Los teléfonos móviles pueden cargarse rápidamente sin que la red eléctrica se resienta, pero los autos eléctricos simplemente no pueden hacerlo ahora. Los supercargadores de Tesla ya tienen capacidad de hasta 250 kW, lo que representa una transferencia de energía de 60 kWh en unos 15 minutos. Si quieres cargar 10 veces más rápido que eso, tienes que ser capaz de suministrar instantáneamente 2,5 megavatios en el cable de carga.
Como referencia, una central eléctrica de carbón típica tiene una potencia total de unos 600 megavatios, así que si 240 de estos autos de carga ultrarrápida se conectaran al mismo tiempo, supondrían una carga instantánea en la red eléctrica equivalente a la de toda una central eléctrica. Eso es cargar 10 veces más rápido que las baterías actuales; GMG dice que podría ser capaz de cargar hasta 60 veces más rápido.
Otro es el ingrediente clave de la batería de GMG: el grafeno. GMG afirma que puede producir grafeno de alta calidad a bajo costo, pero no da cifras de lo que podrían costar estas baterías si se fabricaran a gran escala. Dado que el precio del grafeno ronda los 100 dólares por gramo, incluso una versión “de bajo costo” podría resultar bastante cara.
GMG afirma que a finales de este año fabricará prototipos de pilas de monedas para pruebas a muy pequeña escala con clientes, pero no hay ninguna indicación de cuándo podrían llegar al mercado a gran escala.