El sueño que la industria automovilística prescinda del petróleo parece estarse acercando y una posible solución está en las baterías de litio capaces de alimentar un poderoso motor eléctrico. No hay duda que son ideales por su alta capacidad de almacenaje de energía en un menor volumen. Pero aún hay problemas que hasta ahora están impidiendo su uso. Sin embargo, durante el último año se han logrando avances importantes que mejoran la seguridad y el rendimiento.

Se han fabricado baterías que usan el ion "litio" comprobándose sus ventajas, pero con importantes limitaciones: su vida media es corta y en algunas ocasiones extremas pueden incendiarse y aún explotar. Es por ello que hasta ahora la industria automovilística ha estado utilizando otros tipos de baterías: la "batería plomo-ácida" y la de "níquel hidratado" (NiMH). Las primeras, si bien pueden acumular la necesaria energía, pesan mucho y ocupan un gran volumen. Por ahora sólo se usan en vehículos pequeños y de poco alcance, que requieren baterías más pequeñas, como son los carros de golf o camioncitos para repartir leche. Los automóviles híbridos que están saliendo al mercado, como el Toyota y el Honda, usan baterías NiMH que con un determinado tamaño permiten un mayor rango de acción.

La batería de litio es otra cosa, ya que tendría una capacidad muy superior y autonomía, lo que podría ser una real solución. Es axial como el nuevo Roadster, fabricado por Tesla Motors de San Carlos, en California, un automóvil deportivo eléctrico, con un chasis basado en Lotus Elise, que ha sido equipado con una batería de litio que proporciona a su motor 185 kilowatts de poder. Si bien es cierto que ella está constituida 7000 unidades, estas son del tamaño de un dedo, por lo que el tamaño total calza perfectamente en su maleta posterior. Con esa potencia, su motor es capaz de alcanzar los 100 kilómetros por hora en cinco segundos y alcanza una velocidad de crucero de 200 kilómetros por hora. Telsa afirma que en pocos meses más estaría listo para colocar 600 de estas unidades en el mercado. Pero no todo es positivo, ya que su precio es de 100.000 dólares y se espera que después de cinco años necesite reemplazarla por una nueva que costaría 20.000 dólares.

Las baterías de litio son de corta vida porque el cátodo, que generalmente esta hecho de capas de "litio dióxido de cobalto", se gasta rápidamente. Cuando se carga, los iones de litio, de carga positiva, migran desde el cátodo a través de una rejilla separadora hacia los poros de grafito del ánodo, repletándose con átomos de litio. La batería entrega fuerza cuando los átomos de litio se alimentan con electrones dentro del circuito externo, vía el electrón de grafito. Al recargarse, los iones de litio resultantes dejan el ánodo y vuelven a migrar al cátodo donde son absorbidos.



Esta repetitiva ganancia y pérdida de iones de litio causan una continua expansión y contracción que eventualmente van degradando las capas del cátodo. También el proceso lleva a una paulatina acumulación de impurezas que con el tiempo reduce la capacidad del cátodo de retener iones litio. Como resultado, después de un año o dos de uso regular, el cátodo se degrada y hay que cambiar la batería. También ocurre que en el proceso se puede sobrecalentar, liberando sustancias químicas volátiles, llegando a provocar cortos circuitos y un incendio espectacular.

Pero la tecnología ha ido progresando. Ahora una compañía llamada A123 (en Watertown, Massachusetts), ha descubierto que para que el cátodo tenga más duración, se puede usar el material llamado "litio hierro fosfato", en lugar del "litio dióxido cobalto". El cátodo litio hierro fosfato, va en una caja puente con nano estructuras que permiten que el ion litio entre y salga causando menos daños con la continua contracción y expansión de las cargas y recargas. "En estas condiciones la estructura cristal del cátodo es muy similar en condiciones de carga y descarga", dice Bart Riley, jefe técnico de A123 (New Scientist, Marzo 2008, pág. 28). Con esto la batería puede sobrevivir hasta diez veces más procesos de carga y descarga. Con ello también el riesgo de incendio disminuye.

No sólo se ha logrado mejorar el cátodo, sino también el ánodo. Es así como un grupo liderado por Viying Wo de la Universidad Estatal de Ohio, en Columbus, ha desarrollado un nuevo ánodo hecho de alambres nanoscópicos de óxido de cobalto "con lo que se logra una mayor superficie en la que los iones de litio pueden llegar y salir con mayor facilidad”, dice Wo. Esto incrementa tanto la capacidad de la batería, como su "peak" de poder. "Esto es importante para los vehículos híbridos, que requieren súbitamente de alta capacidad" afirma Wo.

Por otra parte, Yi Cui de la Universidad de Stanford, en California, ha llegado a una aproximación similar pero con diferentes materiales. Usando nano alambres de silicón en lugar de grafito, consigue un ánodo que acepta 10 veces más iones de litio (Nature Nanotechnology, Vol. 3, 2008, pág. 31). Con ello no se incrementa o disminuye el volumen con cada ciclo de carga o descarga. Los nanos alambres de silicón crecen como pasto en la superficie del ánodo, engrosándose en la medida que absorben iones de litio, y adelgazándose cuando el litio sale. Estos por ser tan pequeños, el estrés no llega a dañarlos.

Paro si todo anduviera bien, habría aún otro problema. Según Pontypool Swent de Inglaterra (NewScientist, Octubre 11 del 2008, pág. 20), la batería litio-ion del automóvil Tesla pesa 450 kilogramos. Asumiendo que en cada una hay 200 kilos de litio y suponiendo que se roducirían unos cinco millones de autos por año, se requeriría para esa cantidad de automóviles, un millón de toneladas de litio. Nunca hay que olvidar que nuestro mundo es finito, pero como dato interesante cabe destacar que en el norte de Chile (Antofagasta) existe el 45% de las reservas mundiales de litio (El litio, desafió irrenunciable para Chile) y que sólo en el salar de Atacama se podrían lograr una producción anual de 200.000 toneladas (La tecnología del litio y su disponibilidad en nuestro país), (El litio: bases para una estrategia de desarrollo).