Hoja de ruta de la tecnología avanzada de baterías de Toyota
La compañía presenta cuatro baterías de nueva generación que incorporan avances, tanto con electrolitos líquidos como sólidos, y anticipa los dos próximos pasos de la tecnología de baterías de electrolitos sólidos.
Redacción |viernes, 22 de septiembre de 2023, 10:44
Durante un reciente taller técnico en torno al tema “Cambiemos el futuro de los automóviles”, Toyota ha compartiado una primera perspectiva de sus tecnologías de vehículos eléctricos a batería de nueva generación, incluido un avance de su plan de despliegue de tecnologías avanzadas de baterías. Takero Kato, presidente de la fábrica de BEV de Toyota, indicó que los vehículos eléctricos de batería de nueva generación llegarán al mercado en 2026 y que 1,7 millones de los 3,5 millones de BEV que Toyota espera vender en 2030 corresponderán a estos modelos de nueva generación.
Toyota ha presentado cuatro baterías de nueva generación que incorporan avances, tanto con electrolitos líquidos como sólidos, y también ha ofrecido un anticipo de los dos próximos pasos de la tecnología de baterías de electrolitos sólidos.
Baterías de electrolitos líquidos con mayor rendimiento
Toyota sigue desarrollando baterías con electrolitos líquidos, actualmente la tecnología predominante entre los BEV, para conseguir una densidad energética superior, más competitividad de costes y mayores velocidades de carga. Toyota está desarrollando tres diferentes tecnologías en el campo de las baterías con electrolito líquido: un primer tipo llamado "Rendimiento" ('Performance'), otro tipo con menores costes llamado "Popularización" ('Popularisation') y un último denominado "Alto rendimiento" ('High-Performance').
1. Performance [Ion-litio]
Con vistas a implantarse en la nueva generación de BEV que se comercializarán a partir de 2026, la batería de iones de litio de tipo “Rendimiento” incrementará la autonomía de los BEV hasta más de 800 km, en combinación con mejoras aerodinámicas y un menor peso del vehículo. Además, se espera que ofrezca un 20% de reducción del coste (en comparación con el BEV bZ4X actual) y un tiempo de recarga rápida de 20 minutos o menos (Estado de Carga-SOC: 10%-80%).
2. Popularisation [Litio-ferrofosfato]
La batería de "Popularización" está hecha a partir de la tecnología bipolar que Toyota impulsó por primera vez y luego contrastó con sus baterías de NiMH para vehículos híbridos eléctricos, en combinación con el uso del litio ferrofosfato (LiFePO) como materia prima de bajo coste. Se espera que la batería de "Popularización" ofrezca: un 20% más de autonomía (en comparación con el bZ4X actual), un 40% de reducción del coste (en comparación con el bZ4X actual) y un tiempo de recarga rápida de 30 minutos o menos (Estado de Carga-SOC: 10%-80%), todo ello previsto para 2026-2027.
3. High-Performance [Ion-litio]
Toyota también está desarrollando una batería de alto rendimiento que combina la estructura bipolar con las propiedades químicas del ion de litio y un cátodo con alto contenido en níquel, para conseguir más beneficios y aumentar la autonomía, por encima de los 1.000 km, si se combina con mejoras aerodinámicas y un menor peso del vehículo. Se espera que la batería de "Alto rendimiento" ofrezca: un 10% adicional de reducción del coste respecto a la batería de "Rendimiento" y un tiempo de carga rápida de 20 minutos o menos (Estado de Carga-SOC: 10%-80%), todo ello previsto para 2027-2028
Las baterías de estado sólido [Ion-litio]
Las baterías de estado sólido de Toyota cuentan con un electrolito sólido que hace posible un movimiento más rápido de los iones y una mayor tolerancia ante voltajes y temperaturas elevados. Estas cualidades hacen que las baterías de estado sólido sean adecuadas para la carga y descarga rápidas y para suministrar más potencia en un formato más pequeño.
El inconveniente, hasta ahora, ha sido una menor expectativa de duración de la batería. No obstante, los recientes avances tecnológicos de Toyota han permitido superar ese obstáculo, y ahora la compañía se ha propuesto como prioridad la producción en serie de las baterías de estado sólido.
El objetivo es que estén listas para su comercialización en 2027-2028. Y, si bien la intención inicial era aplicar la tecnología de estado sólido en los vehículos híbridos eléctricos, Toyota se centra ahora sobre todo en los BEV de nueva generación. Se espera que la primera batería de estado sólido de Toyota ofrezca un 20% más de autonomía que la batería de rendimiento (unos 1.000 km) y un tiempo de carga rápida de 10 minutos o menos (Estado de Carga-SOC: 10%-80%).
Toyota ya está desarrollando una batería de estado sólido de ion de litio con una especificación superior, que aspira a alcanzar 50% más de autonomía que la batería de Rendimiento.
Optimización de la altura de la batería para aumentar la autonomía
De cara a maximizar la autonomía de los BEV, se está prestando cada vez más atención a la reducción u optimización del coeficiente de resistencia (Cd). Toyota se centra en CdA (Cd multiplicado por A, el área frontal), un valor que, por el efecto multiplicador del área frontal, tiene un impacto mucho mayor sobre la autonomía de un vehículo.
Uno de los aspectos centrales del planteamiento de Toyota lo ocupa la altura de la batería, que suele ir montada bajo el suelo del vehículo. Esto puede dar lugar a un incremento de la altura global del vehículo, que a su vez tiene un efecto multiplicador desproporcionado sobre el CdA y, por consiguiente, sobre la autonomía del vehículo. Si se puede reducir la altura de la batería, también puede disminuir a su vez la altura total del vehículo, con lo que mejora el CdA y la autonomía global. Por ello, Toyota está desarrollando una tecnología de baterías aún más planas.
Actualmente, la batería del Toyota bZ4X, incluida la carcasa, tiene una altura de unos 150 mm. En el futuro, la compañía se propone reducir la altura de la batería hasta los 120 mm, e incluso hasta los 100 mm en el caso de vehículos deportivos de alto rendimiento, en los que también se busca una baja posición de la cintura del conductor. Estos avances en la altura de las baterías pueden tener un impacto positivo sobre la autonomía, la posición del conductor y el diseño, en función de cómo se materialicen en el vehículo.
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