Las promesas de una batería más liviana y económica que brindaría un mayor alcance han sido esquivas. Siempre ha estado a la vuelta de la esquina, ya que las principales compañías de baterías obtienen ganancias incrementales en cada uno de los tres frentes. Todavía estamos mirando a la vuelta de esa esquina, pero parece que realmente vamos a llegar allí esta vez.
Este rincón es grande, a la par con el salto de las baterías de hidruro metálico de níquel a las de iones de litio hace una década y media. En lugar de las mejoras incrementales que hemos visto en lo que va del siglo, esta promete ser una que impulsará a los vehículos eléctricos a una velocidad aún mayor y una adopción más amplia a medida que se reduzcan las limitaciones de alcance y desaparezcan los problemas de seguridad.
Inversión OEM
Si fuera simplemente una cuestión de dinero, ya habríamos encontrado ese rincón hace algún tiempo. Pero incluso las inversiones sustanciales del pasado se ven eclipsadas a medida que los fabricantes de automóviles se unen a las compañías de baterías para aumentar la producción para la esperada explosión de popularidad de los vehículos eléctricos. Las inversiones están impulsadas por una variedad de mandatos gubernamentales, algunos para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero, otros para subsidiar los vehículos eléctricos y, más recientemente, la Ley de Reducción de la Inflación de EE. UU. que recompensará a las empresas que utilicen componentes de baterías de EE. UU. o de un socio comercial.
¿Debo tener un seguro cibernético?
Ese es un problema en este momento, ya que los informes de Benchmark Minerals muestran que el 73% del cobalto del mundo y el 59% del litio se procesan en China. Más del 90% de los cátodos y ánodos de baterías del mundo se producen en China. Esto está estimulando una ola de inversión sin precedentes en la producción de baterías estadounidenses y en la minería.
Toyota planea gastar $2.5 mil millones en una planta de producción de células en Carolina del Norte . Honda está haciendo una empresa conjunta de $ 4.4 mil millones con LG Energy en Ohio. Panasonic, un proveedor de baterías de Tesla desde hace mucho tiempo, está considerando construir una planta de baterías de $ 4 mil millones en Oklahoma. La propia Tesla ha indicado que está estudiando la posibilidad de establecer una operación de refinación de litio en Texas.
Esto sigue a las inversiones masivas de miles de millones de dólares de General Motors , Ford y Stellantis para asegurar su cadena de suministro de baterías en América del Norte. Mientras tanto, la minería de litio se está acelerando en los EE. UU. y la búsqueda de otros minerales como el níquel continúa. La salmuera del Salton Sea de California es una fuente. Los desiertos de Nevada son otro. Miles de millones están fluyendo hacia esas empresas y otros planes de extracción de minerales para localizar los principales recursos minerales de vehículos eléctricos estadounidenses.
El impulso para localizar todo el sistema de baterías está a cargo de una variedad de nuevas empresas y algunas empresas establecidas, casi todas con inversiones sustanciales de empresas y proveedores automotrices. Las áreas de innovación se dividen en dos áreas principales: baterías de estado sólido y materiales más allá de la química estándar de iones de litio.
Solid Power ya ha comenzado la producción en pequeño volumen de sus baterías de estado sólido, con la ayuda de Ford y BMW. QuantumScape cuenta con el respaldo de Volkswagen y promete sus baterías «pronto». El recién llegado vietnamita al mercado estadounidense Vinfast está trabajando con ProLogium de Taiwán y se especula que los modelos de próxima generación de la compañía podrían contener baterías de estado sólido. Vinfast también ha dicho que establecerá una planta de baterías cerca de donde ubicará sus operaciones de fabricación de vehículos. Li-Metal Corp. de Canadá ya funciona como proveedor de nivel 2 y envía muestras de sus ánodos de estado sólido a los clientes. También está trabajando con Blue Solutions, una subsidiaria del grupo francés Bolloré y dice que tendrá baterías en los automóviles para 2026.
Luego están compañías como Toyota, que tiene más patentes de baterías de estado sólido que cualquiera de los grandes fabricantes de baterías u otras compañías automotrices. Un distante segundo lugar en la tabulación realizada por Nikkei y Patent Result fue, en algún momento, el socio de baterías de Toyota, Panasonic. Samsung de Corea del Sur fue la única empresa no japonesa en el top 10, aunque el informe señaló que tanto LG Chem como Samsung han aumentado considerablemente sus carteras de patentes en las últimas tres décadas.
El estado de estado sólido
Toda esta actividad intelectual y dinero ha movido la aguja, como lo demuestran las predicciones de cierre del mercado para la tecnología. El grupo ecologista europeo Transport & Environment estudió las baterías de estado sólido y descubrió que, si se utilizan los materiales de origen más sostenible, este tipo de batería podría reducir la huella de carbono de un automóvil hasta en un 39 %. Se tomó nota de una precaución: las baterías de estado sólido en realidad requieren un 35 % más de litio que sus predecesoras, aunque usan mucho menos cobalto y grafito. Eso podría afectar los precios y la promesa de más batería a menor costo.
Las conexiones
El impulso del estado sólido y un movimiento simultáneo para reducir la huella ambiental de las operaciones mineras han impulsado nuevos desarrollos en las áreas de minería y reciclaje. Ionic Mineral Technologies surgió recientemente de las operaciones en modo sigiloso y está aumentando la producción de nanosilicio, que se puede usar como reemplazo del grafito, prometiendo una mayor densidad de energía y velocidades de carga más rápidas.
Las baterías de próxima generación de Tesla se retrasaron hasta 2023, según Reuters, pero cuando se superen los problemas de producción, se espera que generen una reducción de $ 5,000 en los costos de las baterías. Eso sería la mitad del costo de los paquetes de baterías de la generación actual.
Otra forma de atacar la escasez de minerales y reducir los costos es usar componentes reciclados del paquete de baterías cuando se deteriora y ya no puede funcionar como una batería de automóvil. JB Straubel de Tesla renunció a la compañía que ayudó a fundar para ingresar al negocio de reciclaje de baterías. Otra empresa que se mudará al espacio, Ascend Elements, cuenta con el apoyo de Jaguar Land Rover y el conglomerado surcoreano SK Group. Ly-Cycle Holdings es otra empresa nueva que ingresa a este espacio.
Alternativas al estado sólido
Los nuevos productos químicos de las baterías pueden hacer que las baterías de estado sólido corran por su dinero. El CEO de Addionics, Moshiel Biton, experto en baterías, analizó las diversas alternativas.
Las baterías de litio-hierro-fosfato (LFP) son seguras y livianas, pero menos densas en energía que otras opciones. BYD y Tesla, dos de los mayores fabricantes de vehículos eléctricos del mundo, son fanáticos.
Las baterías de litio-níquel-manganeso-cobalto (NMC) son más caras que las LFP, pero ofrecen una mayor densidad de energía. Existen algunas preocupaciones sobre las altas temperaturas que podrían causar problemas de seguridad. LG está trabajando en versiones de la batería sin cobalto.
Usar más silicio para sustituir el grafito es un enfoque que se está probando. La preocupación con este enfoque, que se dice que Tesla está explorando, es que si bien es significativamente más barato que los productos químicos actuales, puede que no sea tan estable o duradero como otros productos químicos.
Las baterías de iones de sodio son un nuevo enfoque que utiliza un material más económico. Más seguras que las baterías LFP, tienen menor densidad energética. El gigante chino fabricante de baterías CATL está trabajando para mejorar esta química.
Luego está el estado sólido
Este marca todas las casillas: más seguro, más denso en energía, capaz de una carga más rápida, mayor alcance y una vida útil más larga, pero su falla fatal actual (aparte de no estar en producción) es el costo. Todavía es significativamente más caro de producir que las otras sustancias químicas, pero dada la cantidad de dinero que se invierte en esta área, el progreso debería hacerse con relativa rapidez. Ese rincón del que hablábamos antes debería estar antes de que acabe la década.
Es urgente porque en este momento los costos de los materiales, liderados por el litio, el cobalto y una variedad de otros materiales críticos, se están disparando y elevan los precios de los vehículos eléctricos en lugar de reducirlos a medida que aumenta la producción. Ese rincón, ya sea que introduzca baterías de estado sólido o simplemente una química de batería más avanzada, no puede llegar demasiado pronto.
