Toyota mejorará sus híbridos con las baterías bipolares de Níquel-metal hidruro (NiMh)

Desde el lanzamiento del primer Toyota Prius, allá por 1997, la marca japonesa sigue confiando en la misma composición química, níquel-metal hidruro o NiMh. Según el modelo, algunos híbridos no enchufables emplean litio o NiMh, dependiendo del peso y equipamiento tengan. Son baterías muy adecuadas para híbridos.

Permiten muchas cargas y descargas rápidas, tienen muchos ciclos de vida útil, no necesitan almacenar mucha energía, se refrigeran con facilidad, son más simples, más económicas, etc. Respecto a las de litio tienen menor densidad energética, así que almacenan la misma energía en un volumen y masa superiores.

Pero Toyota ha pasado a producción una mejora sustancial de sus baterías NiMh, estrenándola el Toyota Aqua. Este modelo, equivalente al Prius C de Estados Unidos, no tiene correspondencia en el mercado europeo. Lo más parecido que tenemos se llama Toyota Yaris. La innovación se llama baterías bipolares NiMh.

Baterías típicas de NiMh (izquierda) frente a las bipolares NiMh (derecha)

En el gráfico vemos a la izquierda la estructura típica de las celdas de batería que venía usando. Cada celda tiene su ánodo y cátodo, y por cada uno de ellos hay un colector. El diseño se ha optimizado para que los colectores empalmen dos celdas contiguas, por lo que el mismo colector tiene un cátodo y ánodo a la vez.

Esto tiene dos beneficios directos. El primero es que se reduce la resistencia interna de las celdas al haber más superficie, por lo que se puede conseguir una mayor carga/descarga, hasta 1,5 veces más. Por otro lado, el tamaño está más optimizado, luego se pueden colocar 1,4 veces más celdas en el mismo espacio.

Combinando el efecto de las dos mejoras, se puede optener el doble de potencia en las baterías bipolares NiMh respecto a las del diseño previo. La química básica no ha cambiado. Si las baterías pueden dar más potencia, eso implica un rendimiento superior del sistema híbrido, y de hecho, se nota. No solo hay más potencia, hay un poco más de capacidad porque hay más celdas.

En las baterías NiMh de Toyota las celdas están apiladas unas sobre otras. El diseño bipolar implica menos colectores

El motor eléctrico puede empujar con más fuerza desde bajas revoluciones, por lo que el conductor percibe un tacto más de coche eléctrico, y también nota que el acelerador «le hace caso» antes. En otras palabras, el Toyota Aqua se ha vuelto un poco más eléctrico, así que el motor de gasolina hace un menor esfuerzo y consume menos, también hace menos ruido.

Por otro lado, la asistencia del motor es más aprovechable a lo largo de un mayor abanico de velocidades, también aumenta la velocidad que se puede alcanzar sin intervención alguna del motor de gasolina. A cualquier velocidad el motor eléctrico interviene, de todas formas. En conjunto, esto reduce las emisiones y los consumos.

Pero si hay menor resistencia también se maximiza la eficiencia de la frenada regenerativa. Toyota no ha aclarado si se puede lograr más deceleración eléctrica, o si con la misma deceleración se recupera más energía. Todo lo que se recupera se emplea después para acelerar y ahorrar trabajo al motor de gasolina.

Esta mejora es potencialmente trasladable a todos los híbridos autorrecargables de la gama Toyota, es decir, todos menos el RAV4 Plug-in y los que solo tengan baterías de litio. Teniendo en cuenta que Toyota vende unos 2 millones de híbridos al año, mejorar la tecnología NiMh es muy positivo en un contexto en el que todo el mundo quiere litio a patadas.

El objetivo 2030 de Toyota es vender 8 millones de coches electrificados al año, de los cuales 2 millones serán eléctricos puros, y el resto híbridos. Las baterías bipolares NiMh se irán incorporando a los modelos actualizados o de nueva factura, y de forma progresiva. También se ahorrará dinero con ello, producir las bipolares es más barato al ser más simples y tener menos componentes.

Ahora mismo hay un problema de capacidad de producción de estas baterías que se irá solucionando poco a poco. Las fabrica Toyota Industries Corp, empresa afiliada al Grupo Toyota. Dado que los colectores bipolares también se pueden emplear en baterías de litio, estas podrán mejorar también más adelante, con las mismas ventajas antes mencionadas.