La mayoría de coches eléctricos del mercado (e híbridos enchufables) montan baterías NMC (níquel, manganeso y cobalto). Algunos de estos elementos no son demasiado comunes en la naturaleza, de ahí que se busquen otros más abundantes y económicos. Es ahí donde entran en juego nuevas alternativas, como las baterías LFP (litio-ferrofosfato), que cada vez cobran más pesio en la industria del automóvil.
Estas baterías LFP (Lithium Ferrum Phosphate o LiFePO₄) son variante de las batería de litio convencional, donde este elemento se sustituye en su mayoría por láminas de fosfatos de hierro.
Las baterías de un coche eléctrico son su componente clave y más caro. En un vehículo eléctrico compacto puede suponer hasta un tercio de su precio. De ahí que nuevas tecnologías de baterías más asequibles sean fundamentales a la hora de abaratar el precio de este tipo de automóviles.
Cómo funcionan las baterías LFP
Es en las láminas de fostatos de hierro donde se concentra el polo positivo (cátodo, que normalmente se hace con aleación de litio y cobalto) y frente a ellas se sitúa el polo negativo (ánodo), formado por un conjunto de cristales de carbono y pequeñas partículas de litio. Como están sumergidas en un líquido electrolito son capaces de obtener carga eléctrica. Abandonando los cristales de carbono y pasando al cátodo.
En ese proceso se genera electricidad, que se agota cuando todo el litio se aloja descargado en el cátodo (en este caso, entre las láminas de ferrofosfato). Es ahíu Cuando eso ocurre, es posible introducir electricidad desde el exterior para recargar la batería y que las partículas vuelvan a su sitio en el ánodo.
Ventajas e inconvenientes de las baterías LFP
Como cualquier tecnología, las baterías LFP no son la panacea absoluta. Tienen cosas que las hace destacar sobre otras y en algunos aspectos se sitúan algo por detrás:
Pros
- Bajo coste de producción: Las materias primas con las que se hacen son abundantes y baratas, sobre todo si lo comparas con el níquel, manganeso o aluminio que usan otros tipos de baterías.
- Ecología: Uno de los grandes problemas de las baterías de litio y cobalto es que son tóxicas y difíciles de reciclar. Estos problemas no se tienen con los ferrofosfatos.
- Estabilidad química: A diferencia de las baterías NMC su degradación es muy baja a largo plazo. Tras miles de ciclos de carga mantienen un porcentaje de carga más elevado. Pueden recargarse muchas más veces que las convencionales antes de que empiecen a sufrir.
- Seguridad: Las altas temperaturas les afectan menos, siguen siendo estables y con menor riesgo de incendio o explosión.
Contras
- Menor densidad energética: Esto significa que no pueden por ahora admitir voltajes tan altos como otras tecnologías de batería y almacenan menos energía por celda. Para compensar esa falta, hay que aumentar el número de celdas… y con ello el tamaño y el peso de la batería. No es la tecnología ideal para coches prestacionales en los que la ligereza del conjunto sea crucial.
- Problemas con frío extremo: Mientras que el calor no afecta a su rendimiento, sí que lo hacen las bajas temperaturas. A partir de -20ºC su capacidad puede reducirse hasta un 50 %, lo que reduce su viabilidad en algunas latitudes. También la recarga rápida es más lenta Esto puede solucionarse con sistemas que acondicionen la temperatura de la batería, que también consumen energía y añaden peso.
Fabricantes de baterías LFP
El epicentro mundial de las baterías con esta tecnología es China. Son varios los fabricantes que trabajan con ellas, que desglosamos en riguroso orden alfabético:
- BYD: La empresa de Shenzhen (China) empezó a trabajar con esta tecnología en buses eléctricos pero ya comienza a hacerlo en turismos. Controla casi un tercio del mercado mundial de baterías LFP por capacidad de instalación, (un 90% de la misma, en vehículos eléctricos).
- CALB: También china CALB (China Aviation Lithium Battery Technology), controla nada menos que el 4 % del mercado mundial de baterías en 2022. Entre las tecnologías que trabaja, las de baterías LiFePO4 de celdas prismáticas (en vehículos de pasajeros, de reparto y autobuses) y también en soluciones de almacenamiento de energía.
- CATL: Es uno de los mayores fabricantes mundiales de baterías, con importantes inversiones para mejorar su rendimiento y seguridad. Se ha asociado con BMW y Toyota para suministrarle este tipo de baterías.
- EVE Energy: Son el tercer proveedor de tecnologías de almacenamiento de energía en China (en el top 10 mundial). Trabajan con una celda LFP prismática y uno de sus principales clientes es Hyundai-Kia, (es su principal proveedor de baterías desde 2019).
- Our Next Energy (ONE): Se trata de una startup fundada en 2020 en Michigan que busca aumentar la autonomía de coches eléctricos con materiales más seguros y sostenibles. Trabajan en baterías de química dual, combinando baterías NMC con celdas LFP.
- Gotion High-Tech: Tienen su propia tecnología, que es realmente prometedora, con una elevadísima capacidad energética (hablan de 210 Wh/kg y prometen incluso más). Volkswagen ya ha firmado con esta compañía china que sea su principal cliente en el futuro.
- LGES: Con sede en Seul, LG Energy Solutions es una subsidiaria de LG, una de las principales empresas de electrónica del mundo y que controla más del 20% del mercado mundial de baterías para vehículos eléctricos (de todo tipo). Entre sus clientes, Tesla, General Motors y Volkswagen. Desde 2022 trabajan en soluciones de baterías LFP. Como parte de este plan, la compañía planea iniciar su fabricación en 2023, para comercializarlas en 2024.
Gemini Dual Chemistry de ONE es una batería dual que emplea química NCM y LFP en un paquete conjunto - SVOLT: Los de Changzhou (también en China) dan trabajo a 12.00 personas, de las que una cuarta parte trabajan en I+D. Y cuentan con la tecnología short-blade batteries (baterías de hoja corta) con cuatro productos que anuncian excelentes cifras de densidad energética.
Qué marcas de automóviles emplean baterías LFP
Viendo los puntos fuertes y débiles de esta tecnología parece claro que los primeros vehículos en los que se pensó implementar fuesen furgonetas y camiones, donde las autonomías y peso no son tan cruciales. Ya las equipan varias marcas:
- BYD: Posiblemente, el gran abanderado de esta tecnología de baterías. En su gama encontramos los BYD Han y BYD Tang con unas de primera generación.
- MG: La versión Standar Range del ZS EV ya emplea baterías con esta tecnología.
- Tesla: Ya las monta en Model 3 que fabrica en su planta china para el mercado asiátido y en los Model Y que salen de la gigafactoría de Berlín.
- Renault: Posiblemente, el primer fabricante que ha pensado en ellas para crear un utilitario económico, coches que se usen principalmente en el ámbito urbano, como el Renault 5 E-Tech.
- Volvo: El nuevo EX30, su modelo de acceso, tiene un precio bastante bajo para tratarse de una marca
También Stellantis ha anunciado que apostará por las baterías LFP para contar con coches eléctricos asequibles en su gama. También Volkswagen pretende montarlas también en modelos de acceso y Ford piensa seguir esta misma estrategia para una versión del Ford Mustang Mach-E más económica.
El futuro inmediato de las baterías LFP
Los avances en los últimos años son extraordinarios, como la batería Shenxing de CATL, la primera batería LFP de carga superrápida. Anuncian hasta 700 km de autonomía y capacidad para recuperar 400 km en 10 minutos, incluso con temperaturas bajas.
Otras innovación interesantes es la Blade Battery de BYD, que ya equipan modelos como el BYD Atto 3. Como su nombre indica, tiene forma de una cuchilla, con terminales positivo y negativo en cada extremo. Son muy largas y estrechas y luego se encajan en una matriz y encierran en un paquete. Así ocupan la mitad que las baterías LFP en formato cilíndrico convencionales y además tienen una densidad energética mayor, de 140 Wh/kg, cifra que las acerca a las batería de tipo NMC convencionales.