toca esperar a mejores capacidades -> la energía máxima que puede almacenar cada pila de Li-On es la que es. No hay más. La única forma de tener más capacidad es meter más pilas... en un SUV enorme para andar por la ciudad.
Nunca va a haber mejores capacidades.
El límite no lo impone la densidad de energía que puedan lograr refinamientos de la química, que por otra parte no podrían ser muy altos, sino la seguridad ante el riesgo de explosión.
Es un problema fundamental de geometría, y no tiene solución técnica.
Siguiendo el análisis de las 'vacas esféricas', podríamos decir que un depósito de gasolina tiene forma esférica, lo que le da unas propiedades excepcionales debidas a su geometría, que otras formas de propulsión como la eléctrica, jamás lograrán.
La reacción química que permite a un motor térmico funcionar ocurre entre el Oxígeno que hay en el aire y la superficie de millones de gotas microscópicas de gasolina o de esa gasolina convertida en un vapor.
Hace falta una enorme superficie de contacto entre la gasolina y el Oxígeno para que las moléculas de un tipo y otro interacciones, ocurra la reacción y la energía sea liberada.
Esa mezcla de un aerosol de gasolina o vapor de gasolina y aire es una mezcla extremadamente explosiva y peligrosa y si toda la gasolina del depósito de un coche fuera llevada a ese estado de aerosol mezclado con aire, su explosión podría arrasar toda una manzana de casas, porque durante esa explosión, se liberaría en milisegundos la energía que el motor de un coche libera en horas o días.
En un coche de gasolina, sin embargo, esa peligrosa mezcla no se forma. La gasolina está empaquetada en un depósito compacto, de forma 'esférica' que hace que la inmensa mayoría de la gasolina esté en forma de líquido, rodeada de más gasolina e incapaz de reaccionar con el otro agente: el oxigeno.
Incluso si el depósito de gasolina se incendia, la energía tardará minutos y no milisegundos en liberarse porque el que la gasolina consiga tener contacto con el aire es un proceso lento.
El motor de gasolina se las arregla para usar un combustible líquido que puede guardarse de forma segura en un lugar y tras*ferirse por tubos a otro lugar donde su energía es extraída. El motor, por medio del carburador o los inyectores, solo forma cantidades minúsculas de mezcla explosiva que son usadas inmediatamente mientras que el 99,999% de la gasolina permanece en el depósito separada del Oxígeno de forma segura.
La batería de un coche eléctrico, en cierto sentido fundamental, es similar. Si en un coche térmico reaccionan un combustible y el Oxigeno, en una batería dos electrodos reaccionan por medio de un electrolito interpuesto.
En el coche térmico tendríamos:
gasolina <> Oxigeno >> energía
y en el eléctrico:
electrodo A <> electrolito <> electrodo B >> energía
Mientras la gasolina y el Oxigeno son fluidos que pueden ser almacenados, que pueden fluir y que pueden ser mezclados solo en pequeñas cantidades y justo antes de reaccionar y desprender su energía, los electrodos de las baterías son sólidos y esto fuerza otra geometría.
Mientras que los depósitos de gasolina tienen una geometría 'esférica', como las vacas, una geometría que es inherentemente segura, los electrodos de las baterías tienen una geometría de 'sábana', que es inherentemente peligrosa.
Como los electrodos de una batería son sólidos y no pueden tras*portarse o fluir, deben permanecer todo el tiempo 'desplegados', uno muy cerca del otro a lo largo de una inmensa superficie de reacción.
La inmensa superficie en que se enfrenta un electrodo al otro, que equivale a la gran superficie de interacción entre el aerosol de gasolina y el Oxígeno, es necesaria para lograr la tasa de reacción y la potencia necesaria, solo que en el caso de las baterías esa inmensa superficie debe mantenerse siempre.
Cada electrodo es una inmensa 'sábana' enfrentada y separada una pequeña distancia del otro electrodo que es otra inmensa 'sábana'.
La pequeña distancia a la que deben mantenerse estas dos 'sábanas' está forzada por la alta resistencia eléctrica de los electrolitos. La electricidad viaja muy mal a través del electrolito y hay que garantizar que solo tenga que viajar una corta distancia entre un electrodo y el otro.
Esto viene a ser equivalente a un coche de gasolina en el que toda la gasolina del depósito estuviera ya pre-mezclada formando un aerosol gasolina-aire.
La inmensa superficie en el que un electrodo y el otro están separados por una pequeña fracción de milímetro hace inevitable el riesgo de que uno de los electrodos pueda entrar en contacto con el otro.
Si un solo punto de una de las inmensas sábanas entra en contacto con la otra sábana, un chorro enorme de energía se comienza a desprenderse de ese punto (que es un cortocircuito)
La enorme cantidad de energía desprendida hace que el sistema se caliente en una fracción de segundo hasta ponerse incandescente. Esa enorme cantidad de calor puede hacer fácilmente que otras pilas o bancos de pilas cercanas se deformen o se fundan y produzcan nuevos cortocircuitos que a su vez desprenderán energía.
Si el sistema se descontrola, un corto inicial en un punto, puede propagarse fácilmente como un incendio forestal haciendo que la batería desprenda en unos segundos la energía que debería desprender en horas.
En una batería antigua, por ejemplo las de Plomo de los coches, lo que hace imposible esta liberación explosiva de energía se simplemente el peso. Una batería de Plomo contiene tanto Plomo y tanta agua en relación a la poca energía que contiene, que si se descontrola se convertirá simplemente en un bote de agua caliente.
Según aumenta la densidad de energía de una batería, la cantidad de energía desprendida en una liberación accidental aumenta y la cantidad de masa que hace de lastre térmico y limita las temperaturas disminuye.
Cuando se alcanza determinado nivel de densidad de energía, la batería simplemente se vuelve demasiado peligrosa para ser usada.
Se puede encerrar la batería en un contenedor blindado, separar grupos de pilas por tabiques cortafuegos o sumergir todo el conjunto en un líquido refrigerante pero nada de esto permite superar ese umbral de densidad.
Un aumento de la densidad de laboratorio logrado por una mejora química, agudiza el problema de la explosión y reforzar las medidas anti-explosión añade un peso de blindajes que anulan cualquier aumento ilusorio de la densidad.
Ese umbral de densidad máxima ha sido ya alcanzado y superado: las baterías de, por ejemplo, un Tesla son ya demasiado peligrosas.
La meta de alcanzar las densidades de energía, mucho mayores, de los coches de gasolina no tienen utilidad porque no son sistemas comparables.
La geometría radicalmente diferente de los dos sistemas: esfera frente a sábana, forzada por el carácter sólido de los electrodos frente al carácter líquido de la gasolina, hacen incomparables a los dos sistemas, y hacen incomparablemente superior al coche de gasolina.
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