El proyecto europeo MARBEL ha desarrollado un nuevo concepto de baterías para vehículos eléctricos, que apuesta por los principios de modularidad y potencial de reciclabilidad a gran escala, con el fin de reducir el impacto ambiental y fomentar la economía circular en la industria automovilística.

En Cataluña, junto con el coordinador Eurecat, el proyecto ha contado con el Instituto de Investigación en Energía de Catalunya (IREC) y las empresas Applus+ Idiada, Ficosa y OTC Engineering.

El ecodiseño de los prototipos se ha centrado en facilitar el montaje y desmontaje de los componentes de la batería, mejorando directamente la eficiencia en la reparación, la reutilización en otras aplicaciones y la reciclabilidad. Para lograrlo, los paquetes de baterías desarrollados incorporan hasta un 60% de aluminio reciclado postconsumo, lo que equivale a un ahorro de hasta 777 kg de emisiones de CO₂ por paquete, y priorizan la modularidad para alargar la vida útil de la batería y de sus componentes, reduciendo residuos e impacto ambiental.

Además, se han incluido innovaciones que facilitan la carga ultrarrápida, mediante la implementación de un diseño de sistema de refrigeración que garantiza una extracción de calor uniforme de las celdas y barras colectoras (busbars), combinado con algoritmos de optimización para el proceso de carga. Se ha incorporado también una caja de conexiones (Junction Box) que permite conmutar la arquitectura de la batería de 400 a 800V y viceversa según necesidad siendo aplicable en baterías de diferente tamaño.

"El enfoque en la circularidad y la reciclabilidad crea un camino hacia una tecnología de vehículos eléctricos más sostenible. Al mismo tiempo, al optimizar el rendimiento de la batería, abordamos los principales obstáculos que dificultan la aceptación y adopción de los vehículos eléctricos, como la autonomía limitada y los largos tiempos de carga, permitiendo trayectos más largos", afirma Eduard Piqueras, coordinador del proyecto MARBEL y coordinador de Programas Europeos en Eurecat.

La participación de investigadores del IREC ha sido clave en el desarrollo de un Sistema de Gestión de Baterías (BMS) sin cables conectado a la nube, que permite características de control avanzadas mediante tecnologías de Inteligencia Artificial.

"El objetivo era desarrollar un BMS más inteligente para aumentar el rendimiento de la batería mientras se diseñaba un sistema más compacto eliminando todo el cableado y los mazos de cables del paquete", destaca Lluís Trilla, jefe adjunto del grupo de Sistemas Eléctricos de Potencia del IREC.

Segunda vida de las baterías y fin de vida
Un elemento clave abordado por el proyecto MARBEL ha sido la extensión de la vida útil de las baterías mediante aplicaciones de segunda vida, permitiendo su reutilización, reciclabilidad y reacondicionamiento para soluciones energéticas más allá de la automoción.

"Integrando principios de ecodiseño como la modularidad, las aplicaciones de segunda vida y el uso de materiales con un alto porcentaje de contenido reciclado, MARBEL ha extendido el uso de las baterías mientras se mantiene el valor de los materiales, reduciendo efectivamente los residuos y promoviendo tanto la sostenibilidad como la viabilidad económica", explica Violeta Vargas, investigadora de la Unidad de Residuos, Energía e Impacto Ambiental de Eurecat.

MARBEL también ha integrado estrategias avanzadas de recuperación de materiales para recuperar grafito de alta pureza, litio, níquel, manganeso y cobalto de las celdas al final de su vida útil, cumpliendo con el reglamento europeo sobre "Normas de sostenibilidad para baterías y residuos de baterías".

El innovador diseño del BMS liderado por el IREC proporciona la flexibilidad necesaria para adaptar la batería a aplicaciones de segunda vida. Con este nuevo enfoque, la batería puede operar en un solo módulo, ideal para la movilidad urbana ligera, y también permite el apilamiento de paquetes de baterías para aplicaciones conectadas a la red eléctrica Front-the-Meter.

Arquitectura inteligente
Los prototipos desarrollados cuentan con una arquitectura inteligente que utiliza barras conductoras para las conexiones de energía. Estas barras pueden ser fácilmente montadas y desmontadas con elementos de fijación estándar, y sus formatos flexibles se han refinado para simplificar las operaciones de montaje y soportar posibles vibraciones dentro del paquete de baterías del vehículo.

Además, el Sistema de Gestión de Baterías (BMS) incorpora comunicaciones sin cables y monitoreo inteligente de energía en tiempo real, reduciendo significativamente el peso, el costo y la complejidad del diseño. En concreto, se ha desarrollado un dispositivo electrónico inteligente para cada célula de la batería, permitiendo el monitoreo local de la célula y la comunicación directa con el BMS mediante tecnología Bluetooth.

Por ejemplo, en un paquete de batería de 16 celdas, el cableado se puede reducir de más de 20 metros a solo 80 centímetros, disminuyendo los costos de material, el peso y la complejidad del montaje, al tiempo que se mejora la eficiencia general.

El proyecto ha recibido financiación del programa Horizon 2020 de la Unión Europea y cuenta con 16 socios de ocho países: seis universidades y centros de investigación (Eurecat, coordinador del proyecto; el Instituto de Investigación en Energía de Catalunya (IREC); Sintef; ICCS de la Universidad Técnica Nacional de Atenas; Technische Hochschule Ingolstadt; y Fraunhofer IWU), una empresa de ingeniería de la automoción (Applus Idiada), dos pymes (Powertech Systems y OTC Engineering), un fabricante de automóviles (Stellantis – CRF) y cinco fabricantes de componentes (Ficosa, AVL Thermal HVAC, AVL Italia, ASAS, Agrati y SK Tes).