Las baterías se han utilizado y están presentes en cada vez más partes de nuestra vida desde su descubrimiento en 1800. Se están convirtiendo en un factor clave en la lucha contra el cambio climático, ya que permiten el cambio de los combustibles fósiles a las energías renovables, pero también ayudan al acceso a la electricidad de las comunidades que no están conectadas a la red.

Entre 2010 y 2018, la demanda de baterías creció un 30% anualmente, alcanzando los 180GWh en 2018. Los estudios de mercado estiman que, en el mejor de los casos, el crecimiento se mantendrá en un 25% anual hasta 2030. El principal impulsor del crecimiento será el vehículo eléctrico (VE), que se espera que represente más del 88% de la demanda en comparación con otras aplicaciones.

Como componente esencial del VE, la batería tendrá que ser sustituida, desechada y reciclada. Por lo tanto, el crecimiento de la demanda viene acompañado de una creciente preocupación medioambiental relacionada con el descarte de estas baterías.

Para hacer frente a este problema, los ingenieros y los legisladores están estudiando la posibilidad de reacondicionar estas baterías de los vehículos eléctricos como solución de almacenamiento de energía para otras aplicaciones. El término general para este concepto es el de ´´Batería de Segunda Vida (SLB)´´, donde los vehículos eléctricos se consideran la fuente principal de las mismas. Esta solución proporcionará nuevos ingresos económicos y resolverá problemas medioambientales.

En los vehículos eléctricos, la vida útil de la batería se estima en 8 años (unos 160.000 km de recorrido) según la garantía del fabricante del coche. Después de este uso, se considera que la potencia y cinética restante de las baterías no son suficientes para cumplir los requisitos de la aplicación para la movilidad. Sin embargo, la energía remanente en el interior de las celdas y el battery-pack puede utilizarse en otras aplicaciones en las que los estudios estiman entre 5 y 10 años para alcanzar el final de la vida útil, dependiendo de la aplicación de segunda vida.

Para ser utilizadas en aplicaciones de segunda vida, estas baterías deben pasar por diferentes etapas y procesos. Estos dependen del nivel de desmantelamiento (del battery-pack, módulo, celda o de los componentes), que hoy en día se realiza manualmente debido a la falta de un marco regulatorio. También se recomienda que la batería esté totalmente descargada para una manipulación segura.

Por último, en lo que respecta al desmontaje-montaje, también hay que tener en cuenta que la celda se presenta en tres formatos diferentes (cilíndrica, pouch y prismática) donde cada tipo tiene es una especificidad. Por lo tanto, el proceso de reacondicionamiento completo requerirá una mano de obra altamente cualificada y conocimientos de puesta a punto.

Ventajas de las Baterías de Segunda Vida

A pesar de todos estos pasos adicionales, algunas previsiones de estudios han evaluado que el coste de las baterías de segunda vida podría ser la mitad del precio de las baterías nuevas y proporcionar potencialmente importantes oportunidades financieras para particulares y empresas que, en definitiva, ayudarán a reducir el coste de las baterías de los vehículos eléctricos. Además, podrían crearse nuevas empresas que se encarguen del proceso de reacondicionamiento de las baterías desechadas.

En segundo lugar, el mercado de las baterías de litio en aplicaciones estacionarias también podría beneficiarse de soluciones más baratas para su almacenamiento electroquímico de energía (EES). Por último, la industria del reciclaje, del mismo modo, podría aprovechar las baterías que no alcanzan los requisitos de la aplicación de las SLB.

Aparte de la perspectiva económica, el uso de SLB también tendrá un impacto desde el punto de vista medioambiental. El concepto de gestión de "Zero Waste" se aplica mediante el uso de SLB para evitar la creación de residuos, así como para alcanzar la economía circular. Además, el uso de las baterías de segunda vida para el almacenamiento electroquímico de energía para aplicaciones estacionarias permite ampliar el ciclo de vida de la batería.

El beneficio medioambiental adicional es el impacto que supone la reducción de la demanda de nuevas baterías. Por lo tanto, la demanda bruta de energía disminuirá, al igual que el calentamiento global en un 15-70% (potencialmente). Además, la menor demanda de nuevas baterías reducirá la necesidad de materias primas, el proceso de extracción de materiales perjudiciales para el medio ambiente, el agua para la extracción, las emisiones de CO2 y la electricidad para la fabricación de las celdas.

Retos de las baterías de segunda vida

A pesar de las ventajas potenciales de las SLB, su implantación debe superar algunos obstáculos y desafíos:

En cuanto a la implementación, las normas y la automatización acelerarán su industrialización, lo que contribuirá positivamente en términos de seguridad y coste. Como se ha explicado anteriormente, el proceso de desmantelamiento requerirá profesionales altamente cualificados que pueden tener un impacto en el coste-beneficio de las SLB.

Además, la batería se presenta en diferentes formas, junto con diferentes voltajes y químicas. Esto supone un verdadero reto para el proceso de reacondicionamiento y puede requerir una mayor evaluación. Por tanto, puede aumentar aún más el coste del reacondicionamiento.

En este contexto, encontrar una celda similar y combinar la batería buena es un factor importante para el rendimiento y la vida útil de las SLB. El compromiso es que la plena implantación de las baterías de segunda vida repercuta positivamente en el precio de las nuevas baterías de iones de litio y en su equilibrio coste-beneficio.

Además de eso, el desafío crítico es extender el ciclo de vida de estas SLB más de 5-10 años como respuesta a lo que el cliente puede tener en mente dado el ciclo de vida que actualmente tienen las baterías nuevas.

En ese sentido, un aliado es la medición precisa del SOH y el RUL, ya que los modelos predictivos avanzados pueden dar información precisa sobre la vida útil restante de las celdas para una aplicación de SLB.

En resumen, la implantación de las baterías de segunda vida podría aportar importantes beneficios económicos y medioambientales. Sin embargo, es necesario abordar primero muchos retos para ver el verdadero potencial de las SLB, especialmente la falta de normas, así como la optimización y la automatización del proceso de reacondicionamiento.

Teniendo en cuenta estos retos, CIC energiGUNE está desarrollando nuevas metodologías que combinan pruebas electroquímicas e imágenes térmicas para evaluar el SOH y el RUL con precisión, así como para simplificar el proceso de reacondicionamiento. Además, los expertos de CIC energiGUNE participan en varios grupos de trabajo relacionados con las normas, la seguridad, la segunda vida y el reciclaje. Esta experiencia se pone a disposición de nuestras empresas asociadas en varios proyectos para hacer de las baterías de segunda vida una realidad sostenible.