Blog

Oct 22, 2023

¿Qué es un aluminio?

¿Una batería EV que funciona con aire? Regístrenos, por favor. A medida que continúa el mercado de vehículos eléctricos

¿Una batería EV que funciona con aire? Regístrenos, por favor.

A medida que el mercado de vehículos eléctricos continúa ganando impulso, algunos compradores de automóviles aún tienen dudas sobre la autonomía y la seguridad de las baterías de iones de litio. Para abordar estas preocupaciones válidas, se gasta una gran cantidad de dinero y tiempo en el desarrollo de nuevas tecnologías de baterías.

En los últimos años, las empresas han estado invirtiendo en una batería antigua pero mejorada basada en aluminio y aire, que tiene el potencial de hacer avanzar significativamente la industria de los vehículos eléctricos. La batería de aluminio-aire (Al-air) parece ser un cambio de juego de batería EV, pero ¿es todo exageración?

Los vehículos eléctricos juegan un papel vital para lograr un futuro neto cero. Sin embargo, la ansiedad por el alcance y las preguntas de seguridad sobre las baterías de iones de litio son obstáculos que impiden el crecimiento del mercado de vehículos eléctricos. Las baterías de iones de litio han liderado la revolución de los vehículos eléctricos, pero todavía están limitadas a un rango de 400 millas, lo que puede plantear problemas en viajes largos por carretera.

La molestia de encontrar una estación de carga en áreas remotas y esperar hasta que se cargue su EV puede desanimar a los compradores potenciales. Otros problemas percibidos de la batería de litio, como la degradación de la batería, las fugas y la sobrecarga, tampoco ayudan mucho en su caso. Con toda la otra tecnología de batería que existe, las baterías Al-air están recibiendo tanta atención porque no tienen que recargarse.

El concepto de estas baterías se remonta a la década de 1960. Pero dado que su electrolito era peligrosamente cáustico y venenoso, no podía usarse comercialmente. Trevor Jackson, un oficial de ingeniería de la Royal Navy del Reino Unido, comenzó a experimentar con la batería en 2001, lo que la hizo segura de usar. Las baterías de aire están hechas de una placa de aleación de aluminio como ánodo, un cátodo de aire, un electrolito no tóxico como el agua y un catalizador de plata.

Las baterías EV tradicionales tienen dos electrodos, un cátodo y un ánodo hechos de diferentes materiales, con un electrolito entre ellos. Cuando se usa la batería, los iones fluyen desde el ánodo a través del electrolito hasta el cátodo. Durante la carga, los iones fluyen en dirección opuesta al ánodo.

Las baterías de aire funcionan de manera similar a una celda de combustible. Utiliza aluminio en el ánodo y oxígeno en el cátodo. El resultado es una densidad de energía mucho mayor. Alrededor de ocho a nueve veces más que las baterías de iones de litio actuales que se usan en los vehículos eléctricos, un aumento sustancial de potencia. La densidad de energía mide cuánta energía puede almacenar una batería por unidad de masa. La densidad de potencia mide cuánta energía instantánea puede entregar por unidad de masa.

El ánodo libera electrones cuando el aluminio se oxida, mientras que el cátodo reduce el oxígeno para liberar electrones, generando así energía eléctrica. Una carga puede ser alimentada por la corriente eléctrica generada por los electrones que se mueven a través de un circuito externo. El resultado final es un polvo blanco que se forma en el ánodo.

El aluminio es el tercer recurso natural más comúnmente encontrado en la corteza terrestre y es el metal más abundante en la tierra, por lo que es probable que nunca se nos acabe. Como resultado de su suavidad, el aluminio es fácil de trabajar y es estable, a diferencia del litio. Además, no es tóxico. Las siguientes son otras ventajas de las baterías Al-air sobre las baterías de iones de litio:

A pesar de sus ventajas, esta batería tiene algunas desventajas. Primero, tiene la desventaja de ser una batería primaria. Esencialmente, no se puede recargar una vez que la batería está descargada o vacía. Además, el aire del interior de la batería corroe el ánodo de aluminio. Por lo tanto, es necesario reemplazar la placa de aluminio de la batería, lo que puede resultar costoso. Además, los costos de producción de la batería pueden verse afectados por el precio fluctuante de la plata que contiene la batería.

Los científicos han estado desarrollando mejores baterías debido a los inconvenientes de las baterías de iones de litio que dominan el mercado de vehículos eléctricos. El litio, el níquel y el cobalto utilizados en las baterías de iones de litio son metales de tierras raras que solo se encuentran en ciertas partes del mundo. Actualmente, los vehículos eléctricos representan el 6 % de los vehículos en las carreteras, y la extracción de estos metales está muy avanzada; imagínese cuando los números de EV suban al 50% o al 80%. Otras desventajas de las baterías de iones de litio incluyen las siguientes:

Hay factores a tener en cuenta al considerar el cambio de batería frente a la recarga. Para obtener el mismo rango por carga, se necesitaría un paquete de baterías de 1/8 del tamaño de una batería de iones de litio. Debido al peso más ligero de las baterías Al-air, los vehículos eléctricos podrán viajar más lejos, aumentando la eficiencia general.

También será más fácil y conveniente empaquetar la batería en un lugar dentro del EV que sea fácilmente accesible para que pueda cambiarse fácilmente cuando sea necesario. Algunas compañías han estimado un tiempo de cambio de batería de EV de aluminio-aire de solo tres minutos, lo que hace que los propietarios de EV vuelvan a la carretera rápidamente.

Según estimaciones, las baterías de Al-air duran unas 5.400 millas. La pregunta es: ¿por qué alguien seguiría este camino en lugar de recargar? Con un EV impulsado por Al-air, puede llegar mucho más lejos sin encontrar una estación de carga. Otra razón es que cambiar su batería Al-air agotada por una reciclada es mucho más barato que el costo de cambiar una batería Tesla. Como la única pieza reemplazable son las placas de aluminio, que se pueden reciclar al 100%, pagas por los kilómetros que conduces.

Es posible utilizar baterías Al-air en los vehículos eléctricos actuales. Es probable que estas baterías aumenten en popularidad a medida que las estaciones de intercambio de baterías se vuelvan más frecuentes. Hasta entonces, también podrían usarse para ampliar el alcance de los vehículos eléctricos con batería de iones de litio, resolviendo el problema de tener que recargar cuando no se puede.

Eventualmente, los compradores de vehículos eléctricos tendrán la opción de cambiar las baterías o recargar sus vehículos, lo que finalmente creará un mercado de vehículos eléctricos más versátil para el beneficio de todos. Como resultado, la transición a un mundo completamente basado en vehículos eléctricos continuará acelerándose.

Charles es un entusiasta de los automóviles y las motocicletas e ingeniero de robótica jubilado que sirvió en la Marina de los EE. UU. En su retiro, pasa la mayor parte de su tiempo escribiendo y montando motocicletas.