Las baterías de iones de litio, que también se encuentran en los teléfonos inteligentes, alimentan la gran mayoría de los vehículos eléctricos. El litio es muy reactivo, y las baterías fabricadas con él pueden contener alto voltaje y una carga excepcional, lo que lo convierte en una forma eficiente y densa de almacenamiento de energía. Se espera que estas baterías sigan siendo dominantes en los vehículos eléctricos en el futuro previsible. gracias a la caída de los costos y las mejoras en el rendimiento.
En este momento, las baterías de los autos eléctricos suelen pesar alrededor de 1,000 libras, cuesta alrededor de $ 15,000 para fabricary tiene suficiente poder para administrar una casa típica durante unos días. Si bien su capacidad de carga se degrada con el tiempo, debe durar de 10 a 20 años
Cada batería es una colección densamente empaquetada de cientos, incluso miles, de celdas electroquímicas de iones de litio ligeramente blandas, generalmente con forma de cilindros o bolsas. Cada celda consta de un cátodo positivo (que generalmente contiene óxidos metálicos hechos de níquel, manganeso y cobalto); un ánodo negativo a base de grafito; y una solución líquida en el medio, llamada electrolito.
Aquí es donde entra en juego la reactividad del litio; su electrón exterior suelto se puede dividir fácilmente, dejando un ion de litio (el átomo sin su electrón exterior). La celda básicamente funciona haciendo ping-pong estos iones y electrones de un lado a otro.
Durante el ciclo de carga, una corriente eléctrica introducida a través de una fuente externa separa los electrones de los átomos de litio en el cátodo. Los electrones fluyen alrededor de un circuito externo hacia el ánodo, que generalmente está compuesto de grafito, un material barato, denso en energía y duradero que se destaca en el almacenamiento de energía, mientras que los átomos de litio ionizados fluyen hacia el ánodo a través del electrolito y son reunidos con sus electrones. Durante los ciclos de descarga, el proceso se invierte. Los átomos de litio en el ánodo se separan nuevamente de sus electrones; los iones pasan a través del electrolito; y los electrones fluyen a través del circuito exterior, que alimenta el motor.
La expansión de los vehículos eléctricos ha creado una demanda voraz de los minerales necesarios para fabricar baterías. El precio del carbonato de litio, el compuesto del que se extrae el litio, se mantuvo relativamente estable entre 2010 y 2020, pero se disparó casi diez veces entre 2020 y 2022
Pero la búsqueda de materias primas conlleva grandes costos ambientales, políticos y sociales.
La gran mayoría del cobalto, un componente de cátodo común, proviene de la República Democrática del Congo, tristemente célebre por trabajo infantil y forzoso. Gran parte del suministro estadounidense de materias primas se encuentra en tierras tribales. Chile, un productor clave de litio, quiere arrebatar el control de la producción de las multinacionales. Mientras tanto, las empresas mineras y los empresarios tienen planes para extraer minerales del lecho marino, lo que podría dañar un ecosistema frágil y poco conocido (Chile está impulsando una moratoria sobre dicha minería oceánica).
Los desarrolladores de baterías buscan reducir el uso de metales raros y mejorar el reciclaje. Las empresas emergentes y los fabricantes de automóviles también están compitiendo para diseñar y construir baterías de próxima generación que eliminen los desafíos materiales y aumenten la eficiencia. Una nueva generación de baterías de iones de litio ya ha eliminado el uso de cobalto, por ejemplo. Los científicos también han probado baterías de azufre de sodio, fabricadas con materias primas mucho más baratas y abundantes, y baterías de estado sólido que, como su nombre lo indica, reemplazan el electrolito líquido con compuestos sólidos. Pueden ofrecer una alternativa más ligera, más estable y de carga más rápida.
Las previsiones sugieren que Los vehículos eléctricos alcanzarán la paridad de precios con automóviles basados en motores de combustión interna en tan solo unos años, acelerando la adopción. Y los expertos predicen una rápida expansión, consolidación y experimentación en la fabricación de baterías. a medida que los países y las empresas compiten por una posición entre la docena de jugadores dominantes del sector. El pequeño viaje que realizan los iones entre los cátodos y los ánodos de las celdas de la batería probablemente se convertirá en uno de los viajes más importantes de la próxima década.