La aparición de la batería de níquel-hidruro metálico (Ni-MH), en Japón allá por 1989, es fruto de múltiples esfuerzos a lo largo del mundo y de las décadas. Permitió prescindir del cadmio, muy caro y contaminante, y por su facilidad de manipulación empezó a ser muy usada en la nueva electrónica de consumo.
Con el lanzamiento del Toyota Prius en 1997, se dio el pistoletazo de salida a la producción de baterías de Ni-MH de gran capacidad. La aparición de nuevos modelos electrificados auguraban un gran futuro a las baterías de níquel, pero la necesidad de una mayor densidad energética y entrega de potencia ha hecho que las baterías de ión de litio se estén imponiendo desde hace unos años.
Entonces, ¿por qué Toyota sigue utilizando las baterías de Ni-HM en muchos de sus modelos híbridos? Tras más de 20 millones de unidades vendidas en todo el mundo, está más que probada y testada, y el fabricante nipón valora la seguridad y garantía que aporta, con sus defectos y virtudes.
Por eso, y sin renunciar a otros tipos de baterías para flexibilizar su producción, se ha centrado en mejorar las capacidades del Ni-MH y solucionar los problemas que plantea.
Batería de Ni-MH bipolar: más potencia en menor volumen
Sin querer entrar en detalles muy técnicos, debemos recordar que en una batería de Ni-HM convencional, cada celda cuenta con dos colectores de corriente, uno para el ánodo y otro para el cátodo. En la batería de Ni-MH bipolar, cada colector de corriente funciona tanto para un cátodo como para un ánodo.
Esta configuración, conocida como electrodo bipolar, permite que cada celda comparta sus colectores con la celda contigua, y de esta forma puedan apilarse las unas con las otras. Esto a la postre resulta en un menor número de colectores y, por tanto, en baterías de Ni-MH más compactas.
Así con todo, podemos resumir las ventajas de la batería de Ni-MH en tres puntos principales:
- La batería es menos voluminosa, lo que permite incluir más capacidad o ahorrar espacio en el vehículo. Como también es más liviana, el vehículo requiere de menos potencia para mover su masa total.
- La estructura requiere menos piezas y, por tanto, es más simple, lo que reduce la resistencia interna de la batería y consigue una potencia de salida 1,5 mayor que las Ni-MH tradicionales.
- La superficie activa, esto es, la ruta eléctrica, es más amplia, lo que permite que las corrientes fluyan más rápido.
En resumen, lo que ofrece la batería de Ni-MH bipolar es más potencia en menor volumen, lo que se traduce en el doble de potencia que una Ni-MH convencional. Todo ello consigue también una mejor eficiencia energética y rendimiento ambiental.
Still hopeful of better, cheaper battery technology, but time is tight.
— John McGregor (@RacingPuma) July 22, 2021
Toyota have just launched a relatively cheap hybrid that does 100mpg (imperial, WLTC cycle) in Japan, with bipolar Nickel hydrogen batterieshttps://t.co/x59M0wuMoz pic.twitter.com/rQNbdhWvi8
La batería de Ni-MH bipolar ha sido desarrollada entre Toyota Industries y Toyota Motor, y patentada hace apenas tres años. Ello permitió que hayamos podido ver enseguida la batería montada en un modelo comercial, más concretamente en el Toyota Aqua del mercado nipón.
¿Y cómo se siente la batería de níquel bipolar en un coche?
La muy amplia variedad de modelos donde se está montando la batería de Ni-MH bipolar, da una idea de lo versátil que resulta para diferentes segmentos. Como comentábamos más arriba, el primero modelo en llevarla es la versión 2021 del Toyota Aqua, el equivalente al Yaris destinado al mercado nipón. La novedosa batería mejora la capacidad de respuesta y aceleración a velocidades bajas, además de aumentar el rango de velocidades. Todo ello permite que el compacto pueda circular en modo 100% eléctricos en situaciones muy diferentes en ciudad.
Pero la batería de Ni-MH bipolar no será exclusivo de los compactos y urbanos. También podemos verlo en el Lexus RX 500h F Sport de 2022, el deportivo de la gama SUV de la marca de Toyota. Precisamente para potenciar esa deportividad se ha usado la nueva batería, con la que se consigue una mejor asistencia en la aceleración (de 0 a 100 km/h en 6 segundos). También, al situarse la batería bajo el asiento trasero, se consigue un centro de gravedad más bajo y, por tanto, un mejor desempeño en curvas.
También va a usar la tecnología de Ni-MH bipolar el reciente Toyota Crown 2023 Crossover. El incombustible sedán (15 generaciones a sus espaldas) eleva su altura y toma una atractiva silueta fastback. El rendimiento y la situación baja de la batería permite una conducción silenciosa, suave y confortable, además de un mayor espacio en el habitáculo y el maletero (430 litros).
Another Toyota hybrid model moves to bipolar nickel hydrogen batteries. 👍 https://t.co/yEkr4Px9iQ
— John McGregor (@RacingPuma) July 15, 2022
La batería de Ni-MH ya se prepara para inundar el mercado
Toyota ha decidido apostar fuerte por la batería de Ni-MH bipolar, por lo que necesitaba mejorar sus líneas de producción y garantizar el suministro estable de unidades a sus plantas de montaje de vehículos. Por eso no tardó en iniciar su fabricación en 2021 en la planta de Kyowa, con una producción de 20.000 unidades al año.
Pero ante la previsión del aumento de la demanda de este tipo de baterías, ha construido la nueva planta de Ishihama, que se puso en marcha en octubre del año pasado con una producción inicial de otras 20.000 unidades. En cualquier caso, se trata de una puesta en marcha, y se prevé que la producción de batería de Ni-MH bipolar aumente en los próximos años.
También ha firmado nuevos acuerdos de suministro de sulfato de níquel en mercados cercanos a Japón, como Australia. Según el código ético de Toyota, se trabajará con las nuevas empresas en reducir las emisiones de carbono en la cadena de abastecimiento, así como en garantizar la transparencia en los derechos de los trabajadores y sus condiciones de trabajo.
En el futuro también se explorarán con ellas diversas posibilidades de reciclaje de baterías en otros productos que usen el níquel como materia prima.
5-2 Panasonic, GS Yuasa, Toshiba, CATL, and FinDreams Battery (BYD) are important partners.
— Y.-C. Hsu (@JaneYCHsu) October 13, 2021
6-1 Currently, Toyota’s other main battery plans includes:
It thinks its Bipolar nickel-metal hydride battery for hybrid car has the potential to be used for BEV and PHEV in near future.
Como vemos, la carrera por la batería de Ni-MH bipolar se ha acelerado, y sin duda pronto la veremos montada en nuevos modelos. Pero, ¿cuánto margen de recorrido tiene realmente? Parece que el futuro de las baterías de níquel están ligadas a los vehículos híbridos, que como Toyota augura, aún tienen muchos años por delante.
Pero podríamos pensar que, en un escenario futuro donde el coche cien por cien eléctrico sea dominante, la batería de Ni-MH bipolar no tendría cabida. Sin embargo, con su gran desempeño en todo tipo de situaciones de circulación urbana (como hemos visto con el Toyota Aqua), no sería descabellado su uso en los pequeños compactos eléctricos que, según Toyota, dominarán las ciudades en el futuro.
Imágenes | Wikimedia.commons/Hatsukari715 (public domain), Toyota
