La presencia de vehículos eléctricos (VE) en España no deja de crecer. Sin embargo, la autonomía sigue siendo su principal desafío frente a los motores de combustión, aunque existen inventos que intentan solucionar este inconveniente: desde una batería que ofrece 3.000 kilómetros en cinco minutos de carga hasta un sistema que, además, hace que estos vehículos sean más ligeros.

Ahora, con el objetivo de lograr baterías mejores y más duraderas para los vehículos eléctricos, investigadores de la Unión Europea han presentado un proyecto en el que confirman que están desarrollando una nueva tecnología capaz de detectar daños en las baterías y repararlos por sí misma.

Los investigadores, liderados por Johannes Ziegler y Liu Sufu, señalan que las baterías son uno de los principales obstáculos en el camino hacia la adopción masiva de vehículos eléctricos. Por ello, han estudiado cómo lograr que duren más y, al mismo tiempo, puedan autorrepararse.

Baterías autorreparables

En la actualidad la mayoría de los vehículos eléctricos dependen principalmente de baterías de iones de litio, que son similares a las que se pueden encontrar en los teléfonos móviles, aunque de mayor tamaño y complejidad.

Otra diferencia es que las baterías de estos coches contienen decenas de kilos de metales valiosos, como litio, cobre y níquel, y deben durar más de una década, al menos igualando la vida útil esperada del vehículo.

Un grupo de investigadores se ha unido para afrontar este reto bajo una iniciativa financiada por la Unión Europea llamada ‘Phoenix’, cuyo objetivo es desarrollar baterías capaces de autorrepararse y alargar su vida útil, haciéndolas más seguras y reduciendo la necesidad de nuevos metales.

"La idea es aumentar la vida útil de la batería y reducir su huella de carbono, ya que una batería que puede repararse necesita menos recursos en general", explica en un comunicado Johannes Ziegler, científico de materiales del Instituto Fraunhofer para la Investigación de Silicatos ISC, en Alemania.

Este proyecto llega justo cuando la legislación de la Unión Europea exige que todos los coches y furgonetas nuevos vendidos sean de cero emisiones a partir de 2035, con el objetivo de reducir drásticamente los gases de efecto invernadero del sector del transporte.

Y para que eso sea posible los coches eléctricos necesitan mejores baterías, ya que estas se van degradando con el uso continuado, al cargarse y descargarse. El equipo de investigadores, formado por científicos de Bélgica, Alemania, Italia, España y Suiza, quiere terminar con esto de una vez por todas.

Para ello, han creado una serie de sensores capaces de detectar cambios en una batería de iones de litio a medida que envejece, y que activan su autorreparación cuando es necesario, con el objetivo de duplicar la vida útil de las pilas y la de los vehículos eléctricos.

Actualmente, los sistemas de gestión de baterías (BMS, por sus siglas en inglés) de los vehículos eléctricos monitorizan el voltaje y la temperatura para evitar sobrecalentamientos y problemas de seguridad, pero no es suficiente.

"Hoy en día, lo que se mide es bastante limitado: temperatura, voltaje y corriente. Además de estimar la energía restante, su función es garantizar la seguridad", explica Yves Stauffer, ingeniero del Centro Suizo de Electrónica y Microtecnología (CSEM).

Los investigadores pretenden ir más allá mediante el uso de sensores avanzados y sistemas de activación que detectarán la expansión de la batería, generarán mapas térmicos y hasta vigilarán la presencia de gases peligrosos, como monóxido de carbono o hidrógeno.

Todos estos sensores lo que hacen es proporcionar un sistema de alerta temprana sobre el estado de salud de la batería al BMS y cuando se determine que es necesario repararla, se activará lo que denominan el proceso de curación.

Gracias a esta tecnología se podría comprimir la batería para devolverla a su forma o aplicar calor localizado para activar mecanismos internos de reparación; incluso podría evitar cortocircuitos y fallos. La idea es que "con tratamiento térmico, ciertos enlaces químicos únicos se regeneren".

Reducir su tamaño

Además de aumentar la autonomía de los vehículos eléctricos, los investigadores también quieren reducir el tamaño de las baterías. "Estamos intentando desarrollar baterías de nueva generación con mayor densidad energética", señala Liu Sufu.

Como resultado, un coche eléctrico necesitaría una batería más pequeña, lo que la haría más ligera y permitiría al vehículo recorrer más kilómetros con una sola carga. Una de las opciones sería sustituir el grafito por silicio.

Sufu señala que esto aún no se ha adoptado de forma generalizada en las baterías comerciales actuales debido, en parte, a que el silicio es menos estable y su volumen puede expandirse hasta un 300% durante la carga y descarga.

En el caso de utilizar silicio, la batería tendría que soportar estos cambios drásticos o ser capaz de autorrepararse. Los investigadores desarrollaron y enviaron a sus socios el pasado mes de marzo prototipos de sensores y activadores para probarlos en celdas tipo pouch.

Es decir, para probarlas en baterías de iones de litio flexibles, ligeras y planas. El problema está en que llenar una pila con sensores también incrementa sus costes, por lo que los investigadores están estudiando otras tecnologías que también ofrezcan beneficios para su incorporación.

Aun así, mantienen el objetivo de permitir a los coches eléctricos durar más y recorrer mayores distancias, con baterías más seguras, compactas y menos intensivas en recursos. Además, prolongar la vida útil de las baterías también reducirá la huella de carbono de estos vehículos.

Por lo que supone una importante ventaja tanto para consumidores como para el medioambiente. "Es emocionante poder prolongar la vida útil de las baterías y trabajar en vehículos eléctricos. Se trata de hacer que todas las piezas encajen", concluye Ziegler.