En una medida que podría cambiar las reglas del juego para la industria de los vehículos eléctricos, Stellantis y Zeta Energy Corp se están asociando para desarrollar baterías para vehículos eléctricos de próxima generación que tengan mayor alcance, más potencia, se carguen un 50% más rápido y cuesten menos de la mitad.
Las baterías de iones de litio han sido la fuerza impulsora de la revolución de los vehículos eléctricos (EV) desde que Tesla presentó el Roadster al mundo en 2008, que funcionaba con una batería de iones de litio de 53 kWh y tenía una autonomía de aproximadamente 245 millas (394 kilómetros). El icónico Roadster casi duplica la autonomía de 225 kilómetros (1.140 millas) del vehículo eléctrico de 225 kilómetros (1.140 millas) de General Motors.
Aunque el concepto de baterías de litio-azufre (Li-S) se propuso ya en la década de 1960, su aplicación práctica ha sido limitada debido a problemas como el ciclo de vida corto y la pérdida de capacidad causada por el exclusivo "efecto lanzadera de polisulfuro" de las baterías de litio-azufre (Li-S). Cuando la batería se descarga, el azufre del lado del cátodo reacciona con el litio para formar polisulfuro de litio, que se difunde a través del electrolito hasta el ánodo, dejando depósitos. Durante la carga, algunos polisulfuros regresarán al cátodo, pero no todos regresarán al ánodo, lo que provocará que el rendimiento de la batería se degrade rápidamente.
Zeta, con sede en Texas, en asociación con el gigante automotriz mundial Stellantis, cree que ha resuelto el problema.
Los avances recientes en la tecnología de materiales y el desarrollo de capas y recubrimientos de barrera atrapan estos polisulfuros y evitan que se "cierren" entre los electrodos, abordando eficazmente el desagradable efecto del envejecimiento prematuro.
La asociación podría significar un salto adelante en la tecnología de baterías de vehículos eléctricos:
Las baterías de litio-azufre son mucho más ligeras que las de iones de litio. La energía por kilogramo de las baterías de iones de litio suele oscilar entre 150 y 250 vatios hora (Wh/kg). Las baterías de litio-azufre pueden alcanzar 400-600 Wh/kg.
Las baterías de litio-azufre pueden proporcionar la misma cantidad de energía en un paquete más pequeño, lo que no sólo significa mayor autonomía para los vehículos eléctricos (porque el peso de la batería es entre un 30 y un 50 % más ligero), sino también un mejor manejo y rendimiento. Cuanto más ligero, mejor.
Las empresas también afirman que las velocidades de carga rápidas son un 50% más rápidas que las de los paquetes de baterías de iones de litio tradicionales. Las baterías de litio-azufre tienen una estructura química más simple y no dependen de la lenta difusión de iones de litio en materiales sólidos como el grafito en las baterías de iones de litio. En cambio, la reacción entre el litio y el azufre se produce de forma directa, más rápida y más directa. Además, operan a un voltaje más bajo, por lo que tienen menos resistencia al cargar y absorben energía más rápido.
La conclusión es que se espera que el costo por kWh de las baterías de litio-azufre sea menos de la mitad que el de las baterías de iones de litio.
El azufre es abundante y las baterías de litio-azufre de Zeta utilizan materiales de desecho como metano y azufre sin refinar, que provienen de diversas industrias. Además, eliminan materiales caros y difíciles de conseguir, como el cobalto, el grafito, el manganeso o el níquel, con los que también se fabrican las baterías de iones de litio. En comparación con la tecnología de baterías existente, el enfoque de Zeta puede utilizar materiales locales y fábricas existentes para ensamblar baterías, reduciendo así las emisiones de CO2.
También son más seguras que las baterías de iones de litio: las baterías de iones de litio tienen "azufre" en su nombre, pero no es lo mismo que el azufre de la pólvora, las cerillas o los fuegos artificiales. El azufre de las baterías de litio-azufre es sólido. El electrolito de las baterías de litio-azufre no es tan inflamable como el de las típicas baterías de iones de litio. Lo que causa incendios en las baterías suele ser el electrolito. Sin embargo, las baterías de vehículos eléctricos no están exentas de defectos, ya que el uso de ánodos metálicos de litio puede plantear riesgos como la formación de dendritas, que pueden provocar cortocircuitos.
Pero si alguna vez ha visto incendiarse la batería de un vehículo eléctrico, sabrá lo destructivo que puede ser. Cuando las baterías de iones de litio se "desinflan" o explotan, los bomberos suelen quedarse esperando a que el fuego se extinga por sí solo. La perforación o el descontrol térmico (normalmente debido a una sobrecarga) pueden provocar una reacción en cadena que genera grandes cantidades de calor en las baterías de iones de litio. Debido a que la reacción química del azufre es menos exotérmica, las baterías de litio-azufre son menos propensas a esta condición. Sin ingredientes como el cobalto y el níquel para alimentar la combustión, las baterías de litio-azufre se consideran más seguras que las baterías que alimentan los automóviles eléctricos, computadoras portátiles, teléfonos celulares y más modernos.
Stellantis apunta a lanzar vehículos eléctricos de litio y azufre para 2030, una colaboración que podría redefinir nuestra forma de pensar sobre los vehículos eléctricos.