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Hace apenas 30 años, los teléfonos móviles tenían el tamaño de un zapato. Si tu teléfono actual cabe en tu bolsillo, es en gran parte gracias a su batería de litio: un pequeño paquete que proporciona un día entero de funcionamiento. Aunque parezca mentira, no hay mucha diferencia entre estas baterías y la pila de discos de cobre y zinc que inventó Alessandro Volta en 1799.
Todas las baterías químicas se componen de un electrodo negativo o ánodo, de donde salen los electrones, y un el electrodo positivo o cátodo, que los recibe, separados por un electrolito. En el caso de las baterías de litio, el electrodo positivo está hecho de un óxido de litio y el negativo, por lo general, de grafito.
El electrolito es una solución de una sal de litio. Estos componentes se disponen en láminas apiladas, como un sándwich, o se enrollan en el caso de las baterías cilíndricas. El litio es el elemento perfecto para hacer baterías, es el metal más ligero y por este motivo es capaz de almacenar más energía en menos espacio. Pero por desgracia, el litio también es relativamente escaso.
No todo son ventajas
Las ventajas de las baterías de iones de litio respecto a sus predecesoras (baterías de níquel y cadmio o metal hidruro) son muchas: no tienen el molesto efecto memoria, que impedía cargarlas al 100% después de una carga parcial. También se descargan muy lentamente cuando no se usan, y sobre todo, tienen una gran densidad energética: más electricidad en un paquete más pequeño.
A cambio, las baterías tienen algunos inconvenientes. Para empezar, son volátiles. Si se dañan o se perforan, pueden incendiarse o incluso explotar. Este es el motivo por el que no puedes transportarlas en el equipaje facturado en los aviones.
También necesitan un sistema de control que evite sobrecargas y debe evitarse que se recalienten, porque eso acorta su vida rápidamente. Precisamente, un problema bien conocido es que estas baterías tienen una vida útil limitada.
Al cabo de unos años, empiezan a perder su capacidad de mantener la carga por la acumulación de depósitos de litio en los electrodos de la batería. Estos depósitos reducen la capacidad de la batería para almacenar energía y, finalmente, hacen que falle.
Aún así, necesitamos baterías. Además del uso en electrónica de consumo y dispositivos móviles, las baterías de litio se emplean como respaldo en el almacenamiento de energía solar o eólica. Estas energías son intermitentes, y si queremos alcanzar el autoconsumo de los hogares, las placas solares de los edificios necesitan sistemas de almacenamiento de energía que las complementen.
La otra aplicación de las baterías de litio son los vehículos eléctricos. Los avances en los últimos años han permitido que los coches eléctricos actuales tengan baterías con una vida útil de más de diez años, y con energía suficiente para viajes largos.
El costo de las baterías de ion-litio se ha reducido en un 85% desde 2010, y se espera que baje otro tanto en los próximos diez años. Su adopción en masa hace que los costes sean cada vez menores.
Qué hacer cuando se acaba el litio
De acuerdo con el Foro Económico Mundial, para eliminar las emisiones de CO2 a la atmósfera en 2050 serán necesarios 2.000 millones de coches eléctricos que sustituyan a los actuales de gasolina. Hay un problema: el litio se está acabando.
La Agencia Internacional de la Energía (AIE) afirma que el mundo podría sufrir escasez de litio de aquí a 2025. Credit Suisse cree que la demanda podría triplicarse entre 2020 y 2025, lo que significaría que la oferta llegaría a agotarse.
El cobalto, otro metal empleado en su fabricación, no solo es escaso, sino que los yacimientos se concentran en Congo, un país políticamente inestable, donde la minería se lleva a cabo en condiciones de explotación.
A pesar de la escasez de litio, y de su elevado coste, solo un 1% de las baterías se reciclan. Entre otros motivos, la tecnología de las baterías cambia cada dos años, lo que hace que necesiten un proceso diferente de reciclado.
Los procesos de reciclado a gran escala, como triturar y fundir las baterías para extraer los metales, requieren grandes cantidades de energía y son muy contaminantes. Otra opción es desmontar las baterías y reutilizar sus partes, algo que hoy en día se hace a mano y es muy ineficiente.
Mientras se desarrollan los sistemas para el reciclado, ya se están investigando baterías alternativas que no dependan del litio ni otros metales escasos. Aunque los resultados están todavía lejos de su adopción en masa, estas son las más prometedoras:
- Baterías de estado sólido: en lugar de los electrolitos líquidos que utilizan las baterías actuales, estas baterías usan un electrolito sólido que tiene mayor densidad de energía en menos espacio, no tiene riesgo de explosión ni de incendio, y es más fácil de reciclar. Podrían estar disponibles alrededor de 2030.
- Celdas de hidrógeno: esta tecnología ya está en uso en algunos vehículos de hidrógeno, que en lugar de quemar el gas, lo utilizan para generar electricidad. El inconveniente actual no está en las baterías, sino en la capacidad de fabricar hidrógeno verde sin recurrir a los combustibles fósiles.
- Supercondensadores de grafeno: los condensadores constan de dos conductores separados por un aislante, y pueden cargarse y descargarse de forma mucho más eficiente que una batería, dependiendo de los materiales usados. En un futuro próximo, los electrodos de grafeno permitirán alcanzar una densidad de energía similar a la de las baterías actuales, sin necesidad de usar litio.
Además se están investigando baterías basadas en otros materiales muy abundantes, como la sal común, el agua de mar o el cristal. Si estas nuevas tecnologías tienen éxito, podemos esperar baterías más potentes, más pequeñas y menos contaminantes, y esta es la clave para reducir nuestra dependencia de los combustibles fósiles y las emisiones de gases de efecto invernadero. El futuro funciona con baterías.
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