Los vehículos eléctricos siguen teniendo un problema de imagen para muchas personas. Inmediatamente surgen preguntas sobre el tema de las «tierras raras» en los motores y el uso de cobalto en la batería.

A menudo nos olvidamos del hecho de que ya se han dado las respuestas hace tiempo y que se trabaja en las soluciones a un ritmo vertiginoso. Ofrecemos una visión general y aclaramos qué son las tierras raras, dónde se utilizan y cómo los fabricantes de automóviles de todo el mundo están investigando alternativas e innovaciones.

 

El capítulo de un vistazo:

  • ¿Cómo se utilizan las tierras raras en los vehículos?
  • ¿Qué están haciendo las empresas mundiales para conseguir un abastecimiento más sostenible de materias primas?
  • ¿Qué nuevas tecnologías se utilizarán en el futuro para las baterías?

 

¿Cuáles son las tierras raras y cómo se utilizan en los vehículos?

Las tierras raras no son tan raras como su nombre indica. Hay en total 17 elementos químicos «tierras raras» y el más raro (el tulio) sigue siendo más común que el oro. Tampoco se necesitan para la fabricación de las baterías de los vehículos eléctricos, como ya hemos explicado en nuestro artículo. Sin embargo, las tierras raras se utilizan efectivamente en la producción de vehículos (el neodimio, por ejemplo), pero no solo ahí.

El neodimio ya no es imprescindible en nuestro día a día. Se utiliza en la fabricación de objetos como televisores de plasma, discos duros, auriculares y también se encuentran aproximadamente 0,4 gramos en todos los teléfonos móviles.

Para los fabricantes de automóviles es uno de los elementos más importantes, independiente del diseño, ya que es necesario, entre otras cosas, para la electrónica de los sensores de movimiento. Sin embargo, en los vehículos eléctricos en particular, se utiliza en los motores para los imanes permanentes.

Los imanes permanentes son tan populares en los motores de los vehículos eléctricos porque aumentan la eficiencia de los motores (llamados motores síncronos de imanes permanentes, PMSM por sus siglas en inglés). Su desventaja radica en las mayores pérdidas por rodadura y la menor capacidad de sobrecarga, lo que se traduce en un menor rendimiento. Una alternativa la ofrecen los motores síncronos de excitación independiente (FSM), que no contienen imanes permanentes y son más potentes, pero requieren energía eléctrica para generar el campo magnético.

El cobalto se menciona a menudo en relación con la extracción de «tierras raras», pero no es uno de los elementos de las tierras raras. Es extremadamente conductor y garantiza que la tensión en el cátodo de la batería se mantenga alta, aumentando así la densidad energética de las baterías y la velocidad de carga. Pero el cobalto también es necesario en los coches de combustión interna, tanto en la desulfuración del crudo en la refinería como en el endurecimiento del acero de alta resistencia en la producción de motores y transmisiones.

No obstante, merece la pena mencionarlo en este momento, ya que muchos programas y desarrollos de los fabricantes de vehículos pretenden poder prescindir del uso del cobalto también en el futuro.

¿Qué están haciendo las empresas mundiales para conseguir un abastecimiento más sostenible de materias primas?

Los grandes consumidores, como VW, BMW y Tesla, son conscientes de que el origen de los materiales utilizados es un criterio de compra cada vez más importante para sus clientes.

Por tanto, la tendencia es hacia los motores síncronos de excitación independiente (FSM), que no requieren elementos de tierras raras como el neodimio. La razón es tanto la mejora del equilibrio medioambiental como el hecho de que China controla gran parte de la extracción de neodimio. Por lo tanto, prescindir del neodimio también supone una mayor independencia para la industria del automóvil en la obtención de recursos.

BMW, con su modelo iX3, y VW, con el 4x4-ID, ya están demostrando que es posible funcionar completamente sin elementos de tierras raras. El fabricante japonés Nissan también prescindirá del uso de tierras raras en su nuevo modelo Ariya. Y el fabricante francés Renault también utiliza motores síncronos de excitación independiente en su superventas Zoe.

 

¿Qué tecnología se utilizará en el futuro para las baterías?

El futuro de las baterías de los vehículos eléctricos no podría ser más emocionante, ya que el desarrollo y la mejora de las baterías se está llevando a cabo a toda velocidad. Si se observan los proyectos de investigación de los principales fabricantes, las discusiones sobre el uso de materias primas como el cobalto pronto serán historia.

Por ello, tanto Tesla como Volkswagen ya anunciaron el año pasado que solo utilizarán baterías LFP que no contengan cobalto para su segmento de entrada (por ejemplo, el Tesla modelo 3 SR+). En los segmentos superiores, se utilizará una combinación de níquel y manganeso, que debería permitir una vida útil muy larga, de hasta 10 000 ciclos completos.

El fabricante BMW tiene un plan diferente, ya que organiza sus compras totalmente por su cuenta y solo adquiere cobalto de fuentes certificadas en Australia y México.

Dado que la batería de un vehículo eléctrico se compone en gran parte de litio, la minería también suele ser criticada por el supuesto alto consumo de agua. Sin embargo, hay que poner en contexto la cantidad de agua necesaria y tener en cuenta que las baterías recargables pueden seguir utilizándose durante mucho tiempo en su Second Life y pueden reciclarse completamente después.

Para prescindir por completo del litio, el proveedor chino CATL (Contemporary Amperex Technology Limited) ha presentado un nuevo tipo de batería de iones de sodio. Debería estar listo para el mercado a partir de 2023 y entrar en producción en masa. Las ventajas son la sostenibilidad, el rendimiento en climas fríos, la capacidad de carga rápida, la seguridad y, por supuesto, los menores costes de fabricación.

Los investigadores australianos están adoptando otro enfoque e intentan crear una batería con una autonomía de 1000 kilómetros utilizando azufre como sustituto del cobalto y el manganeso. El hecho de que empresas como IBM, Mercedes y Sidus estén trabajando conjuntamente en un método para producir baterías con minerales marinos en lugar de metales pesados es también una fuente de gran confianza.
Un poco más lejos en el futuro están las llamadas baterías de estado sólido, que serán muy superiores a las tecnologías actuales en términos de autonomía y seguridad, así como de velocidad de carga. Renault, Mitsubishi, Nissan y Toyota han unido sus fuerzas y están investigando juntos arduamente en la próxima gran innovación.