Los coches eléctricos son el futuro de la movilidad, pero su penetración en España está siendo más lenta de la esperada, y de momento suponen sólo el 0,6% del total de vehículos matriculados en nuestro país. Uno de sus principales inconvenientes tiene que ver con la autonomía y la falta de puntos de carga rápida en las carreteras, que provoca colas y atascos en los lugares donde sí están disponibles. La tecnología evoluciona y ahora permite incluso integrar las baterías en la carrocería para almacenar energía y reducir su peso a la mitad, pero todavía quedan muchos desafíos por resolver.

Uno de los coches con carga más rápida del mercado, el Ioniq 6 SE (capaz de batir al Tesla Model 3 en su propio terreno), consigue según Hyundai una carga del 5 al 80% en sólo 19 minutos, el equivalente a unos 320 km de autonomía. Sin embargo, científicos e ingenieros siguen buscando soluciones para acortar esos tiempos y para permitir una carga al 100% en menos de 15 minutos, y no sólo en los vehículos de alta gama. En eso consiste el proyecto español PROMOBAT, impulsado por el Instituto Tecnológico de la Energía (ITE) y financiado por el Instituto Valenciano de Competitividad e Innovación (Ivace+i).

"Se trata de un proyecto muy ambicioso en el que queremos conseguir un nuevo prototipo de celda y módulo para mejorar las prestaciones de las baterías de litio y su seguridad. El gran objetivo del sector es reducir los tiempos de carga de las baterías sin alterar la seguridad. Una carga completa en 15 minutos para un vehículo eléctrico es el principal propósito que busca el sector", señala Alberto León en un comunicado de prensa.

Baterías más rápidas

Las baterías de iones de litio destacan por su ligereza, su alta densidad energética y su capacidad de recarga. En las últimas décadas han mejorado considerablemente, hasta hacerse imprescindibles para el funcionamiento de infinidad de dispositivos, desde móviles y portátiles hasta los coches eléctricos.

Las baterías de litio funcionan gracias al movimiento de iones de litio entre dos electrodos (un cátodo positivo y un ánodo negativo) a través de un electrolito. Cuando la batería se descarga, los iones de litio se mueven del ánodo al cátodo, generando una corriente eléctrica que alimenta el dispositivo conectado. Durante la carga, este proceso se invierte: los iones de litio vuelven del cátodo al ánodo, donde se almacenan hasta que se vuelve a utilizar la batería. Este flujo reversible es lo que permite que puedan recargarse cientos y hasta miles de veces.

Los materiales específicos utilizados en los electrodos y electrolitos influyen significativamente en el rendimiento de la batería, aunque siempre se pretende proporcionar una alta densidad energética. Eso permite a las baterías de litio almacenar una gran cantidad de energía en un tamaño relativamente pequeño y ligero, lo que las hace ideales tanto para la electrónica portátil como para los vehículos eléctricos.

El proyecto PROMOBAT, que finaliza en junio de 2025, busca "desarrollar soluciones tecnológicas novedosas que permitan el diseño y prototipado de celdas y módulos de baterías de elevadas prestaciones y a su vez elevada seguridad, así como metodologías de evaluación de calidad de estas baterías".

Para lograrlo, el ITE combinará la investigación industrial con el desarrollo experimental, con el objetivo de validar estas nuevas baterías con cargas mucho más rápidas que las existentes hasta la fecha y hacerlas viables a nivel comercial.

Alberto León y su equipo se encargarán de optimizar "los parámetros más relevantes del proceso de producción de prototipos, relacionados con el material, producción de electrodos e integración en la propia celda". Lo que pretenden es conseguir una mayor densidad energética y mejores prestaciones, por lo que tampoco descartan avanzar hacia "nuevas tecnologías avanzadas de litio precursoras de las baterías de estado sólido, basadas en electrolitos híbridos".

En cuanto a los módulos, la idea es combinar esas celdas con "una nueva química de alto contenido en níquel y tecnologías de gestión térmica basadas en materiales de cambio de fase y materiales de interfaz térmica, así como con sensores y electrónica de control que garanticen la seguridad y optimicen el funcionamiento".

Aunque quedan muchos meses de investigación por delante para obtener un prototipo, en el ITE están convencidos de que estas nuevas baterías tendrán una tecnología escalable y que llegarán al mercado en los próximos años. Eso sí, León advierte que "hay que ser realistas y en aplicaciones comerciales exigentes puede requerir procedimientos de diseño, ensayo y validación estrictos, especialmente en automoción, cuyos tiempos pueden ser prolongados".

Alternativas al litio

En paralelo a esta investigación, otra iniciativa reciente del ITE busca alternativas a las baterías de litio. Se trata del proyecto SOSBAT, que pretende desarrollar nuevas químicas sostenibles y reaprovechar las baterías existentes tras finalizar su vida útil, con el fin de maximizar "la eficiencia y sostenibilidad del almacenamiento energético". 

El uso del litio implica graves problemas medioambientales, relacionados con las técnicas de extracción. Además, siguen teniendo problemas de seguridad, como demuestran sucesos como las inesperadas explosiones de auriculares, patinetes eléctricos o portátiles.

Una de las alternativas más prometedoras está en las baterías de sodio, que se fabrican a partir de sal, madera, hierro y aire, elementos abundantes, sostenibles y fáciles de reciclar sin salir de las fronteras europeas. No necesitan minerales de difícil extracción ni elementos tóxicos como pueden ser el litio, el cobalto o el níquel.  

Así nació el proyecto SOSBAT, que "pretende dar respuesta a los grandes volúmenes de baterías disponibles tras el fin de vida", según un comunicado de prensa. Por ejemplo, cuando los vehículos eléctricos realizan muchas cargas pierden capacidad, hasta caer por debajo del 80% de su estado inicial. En esos casos, pueden ser aprovechadas para llevar a cabo otras aplicaciones menos exigentes, como el almacenamiento estacionario. 

Estas soluciones suelen ser conjuntos de baterías con un sistema de control electrónico, un inversor y un sistema de gestión térmica integrados, que permiten almacenar energía generada por fuentes renovables para verterla en la red cuando es más necesaria. Para poder aprovechar los equipos de los coches eléctricos y darles una segunda vida, hacen falta herramientas de diagnóstico para determinar su viabilidad y nuevas tecnologías que permitan aplicaciones más seguras, sostenibles y duraderas.

"Vamos a utilizar todas las capacidades y la experiencia del equipo de ITE para establecer las bases de las baterías del futuro", explica Cristina Herrero, responsable del proyecto. "Es importante comenzar a dar alternativas a las baterías de litio si queremos que la transición energética sea una realidad. Vamos a investigar sobre nuevos separadores basados en polímeros sostenibles", indica, además de "establecer una estrategia para volver a dar una nueva vida a las baterías ya desechadas por el vehículo eléctrico".