Hoja de ruta de la tecnología avanzada de baterías de Toyota

• Tres nuevas tecnologías de baterías ofrecerán una gran potencia, más autonomía, una carga más rápida y un coste inferior.
• El avance que supone las innovadoras baterías con electrolito en estado sólido vira la atención del desarrollo hacia la producción en serie.
• El desarrollo de baterías de menor altura será clave para mejorar la autonomía.

Con ocasión de la reciente inauguración de su fábrica de vehículos eléctricos de batería, Toyota Motor Corporation (TMC) anunció que la producción de su nueva generación de vehículos eléctricos de batería —Battery Electric Vehicles (BEV)— arrancará en 2026. 

Toyota se propone ofrecer vehículos eléctricos de batería con especificaciones avanzadas que harán las delicias de los amantes de los automóviles. No solo se diseñarán y se fabricarán de forma distinta, sino que serán propulsados por una serie de nuevas baterías avanzadas desarrolladas expresamente para satisfacer las diversas necesidades y las expectativas de los clientes de Toyota. 

Durante un reciente taller técnico en torno al tema “Cambiemos el futuro de los automóviles”, Toyota compartió una primera perspectiva de sus revolucionarias tecnologías de BEV 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. También subrayó que disponer de diversas tecnologías de baterías será crucial para que los BEV se adapten a un mayor abanico de clientes y sus necesidades. 

“Vamos a necesitar varias opciones en lo que a baterías se refiere, del mismo modo que tenemos distintas variantes de motores. Es importante ofrecer alternativas de baterías compatibles con una amplia variedad de modelos y necesidades de los clientes”, explicó Takero Kato.

Toyota ha presentado cuatro baterías de nueva generación que incorporan avances de vanguardia, 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 por último un tipo 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 la batería de tipo “Rendimiento” ofrezca: 

• Un 20 % de reducción del coste (en comparación con el BEV bZ4X actual) 
• Un tiempo de recarga rápida de 20 minutos o menos (SOC*¹ = 10-80 %)
• Calendario: previsto para 2026

2. Popularisation [Litio-ferrofosfato]

Toyota está desarrollando baterías de gran calidad y bajo coste para dar respuesta a la creciente aceptación de los vehículos eléctricos de batería, ofreciendo a los clientes distintas opciones de baterías, de modo similar a la variedad existente hoy entre los distintos motores. 

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)
• Un tiempo de recarga rápida de 30 minutos o menos (SOC*¹ = 10-80 %)
• Calendario: previsto para 2026-27
   

Figura: Estructura monopolar vs. bipolar

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 aún más 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
• Un tiempo de carga rápida de 20 minutos o menos (SOC*¹ = 10-80 %)
• Calendario: previsto para 2027-28

La revolución de las baterías de estado sólido [Ion-litio] 

Tras analizar desde hace tiempo el potencial para cambiar el panorama de los BEV, Toyota ha dado un gran paso a nivel tecnológico en su intento de mejorar la durabilidad de las baterías de estado sólido de iones de 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 2027-28. 

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 1000 km)
• Un tiempo de carga rápida de 10 minutos o menos (SOC*¹ = 10-80 %)
   

Próximas actividades de desarrollo del estado sólido 

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

Las características aerodinámicas determinan en gran medida la autonomía de todos los vehículos. Como es natural, 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).

De hecho, Toyota va un paso más allá y 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. Es por ello por lo que Toyota también 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, Toyota 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.

_{*¹ SOC – Estado de carga –State of Charge–}