Lilium es una nueva compañía de aviación eléctrica fundada en Alemania en 2015. Su sistema de transporte aéreo totalmente eléctrico y sostenible se basa en aeronaves de despegue y aterrizaje vertical (eVTOL) que le permite operar en espacios reducidos. La compañía ha creado un prototipo de aeronave que puede alcanzar velocidades de hasta 300 km/h y llevar a hasta siete pasajeros a su destino con una sola carga de batería.
Por razones físicas, los rotores pequeños ofrecen un empuje menos eficiente que los de gran diámetro en el vuelo vertical. La empresa alemana quiere ofrecer viajes más largos entre ciudades en lugar de viajes cortos dentro de ellas, donde su ineficiencia sería una desventaja. Por eso ha optado por un concepto de aeronave propulsado por 36 pequeños rotores embebidos en conductos, una opción completamente opuesta a la elegida por la competencia que prefiere seis u ocho de mayor diámetro.
En igualdad de condiciones, el avión de Lilium consumirá alrededor del doble de potencia en las fases de vuelo vertical y estacionario (VTOL). A cambio su menor resistencia aerodinámica le da una ventaja en la fase de crucero.
La batería para unas necesidades muy especiales
Para el tipo de vuelos de largo alcance que Lilium manejará, la batería deberá tener una energía específica alta, es decir una cantidad grande de kWh/kg. Sus baterías también deberán manejar tasas de descarga súper altas que permitan las fases de vuelo VTOL de alto rendimiento. Por lo tanto, también deberán tener una densidad de potencia (W/kg) muy elevada.
Pero además, Lilium necesitará una batería que sea capaz de generar una gran potencia incluso con un estado de carga muy bajo. Cuando la aeronave vuele cerca de su límite de rango nominal y una emergencia le obligue a sobrepasar los niveles de reserva de la batería (por debajo del 20 %), todavía debe ser capaz de realizar un aterrizaje vertical seguro. Esta operación requiere una salida de alta potencia que debe ser mantenida durante al menos durante 45 segundos, según las proyecciones de Lilium.
¿Quién fabrica esta batería?
Se trata por lo tanto de una batería especial para la que la empresa ha buscado un proveedor capaz de cumplir con estas particularidades. Por eso ha realizado inversiones multimillonarias en una empresa llamada Ionblox, anteriormente conocida como Zenlabs, de la que Lilium tiene los derechos exclusivos en el sector eVTOL.
La diferencia clave de la batería de Ionblox con respecto a otros fabricantes de celdas de baterías de iones de litio es el uso de un ánodo predominante en silicio, en lugar del grafito que emplean la mayoría de las celdas convencionales. Los ánodos de silicio son capaces de ofrecer tasas de carga/descarga muy altas y un aumento del 25 % en la energía específica. A cambio, su mayor inconveniente es una menor vida útil, ya que el silicio se hincha hasta un 400% durante la carga. Estos cambios de volumen, repetidos en los sucesivos ciclos de carga y descarga, tienden a acumularse de manera que el ánodo se agrieta y se degrada.
Ionblox posee varias patentes en este tipo de batería. Una de ellas mantiene pequeñas gotas de silicio en una matriz compuesta de óxido de silicio/carbono, de modo que puedan inflarse y desinflarse sin causar daños. Aunque la compañía no ha explicado en detalle lo que realmente está pasando en las celdas, las cifras que se obtienen son las necesarias para cubrir las demandadas por la aviación eléctrica.
A modo de comparación, mientras las baterías de Ionblox tienen una densidad de energía de 340 Wh/kg, las de un Tesla Model 3 alcanzan entre 272 y 296 Wh/kg, según publica Inside EV, lo que supone un aumento del 15-25%.
En términos de densidad de potencia, a una temperatura ambiente cálida de 30 °C, Ionblox asegura que sus celdas pueden manejar 3,8 kW/kg con un estado de carga del 50% y durante 30 segundos. Esta cifra supone una enorme tasa de descarga de 12C. Cuando la carga se reduce al 30%, la densidad desciende a alrededor de 3 kW/kg, de nuevo una tasa de 12C durante 30 segundos. Unas cifras que, probablemente, garanticen la seguridad de los aterrizajes con baja carga de batería.
Transcurridos 1.000 ciclos de carga y descarga, las celdas que Ionblox produce, actualmente adecuadas para automóviles eléctricos, todavía conservan más del 80% de su capacidad a una tasa de carga 4C, que puede considerarse muy rápida (una carga completa en 15 minutos). Las celdas de grado aeronáutico aún no se han sometido a estas pruebas tan exigentes. Por ahora, Ionblox asegura que han resistido más de 700 ciclos de carga y descarga a tasas de 1C (60 minutos para una carga completa).
Las baterías del eVTOL de producción
Lilium espera que su tecnología permita la creación de una red de aeropuertos urbanos que conecten las ciudades de manera más eficiente y sostenible, reduciendo el tiempo de viaje y aliviando la congestión en las vías urbanas. La compañía ha recibido una financiación significativa de inversionistas internacionales y ha establecido acuerdos con varias ciudades para evaluar la viabilidad de su tecnología en un entorno real.
Según la compañía, lo más probable es que use una generación posterior de las baterías actuales de Ionblox para cuando sus aeronaves definitivas entren en producción. La compañía ha retrasado sus expectativas de certificación hasta 2025, por lo que Ionblox aún tiene un par de años para modificar su fórmula.
A pesar de los desafíos técnicos y regulatorios que aún enfrenta, Lilium es una de las compañías líderes en el desarrollo de eVTOL y es considerada como una de las más prometedoras en el campo de la aviación eléctrica.
