Las promesas de una batería más ligera y más barata que ofrecería mayor autonomía han sido esquivas. Siempre ha estado a la vuelta de la esquina a medida que las principales empresas de baterías obtienen avances incrementales en cada uno de los tres frentes. Todavía estamos mirando a la vuelta de esa esquina, pero parece que esta vez realmente vamos a llegar allí.
Este rincón es grande, a la par del 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 de este siglo, ésta promete ser una que impulse a los vehículos eléctricos a una velocidad aún mayor y a una adopción más amplia a medida que las limitaciones de alcance se reducen y las preocupaciones de seguridad se desvanecen.
Inversión OEM
Si fuera simplemente una cuestión de dinero, habríamos encontrado ese rincón hace algún tiempo. Pero incluso las inversiones sustanciales del pasado están quedando eclipsadas a medida que los fabricantes de automóviles se asocian con compañías de baterías para aumentar la producción ante 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.
Eso 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 provocando una ola de inversión sin precedentes en la producción de baterías y en la minería en Estados Unidos.
Toyota planea gastar 2.500 millones de dólares en una planta de producción de células en Carolina del Norte . Honda está formando una empresa conjunta de 4.400 millones de dólares con LG Energy en Ohio. Panasonic, proveedor de baterías de Tesla desde hace mucho tiempo, está estudiando la posibilidad de construir una planta de baterías de 4.000 millones de dólares 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 enormes inversiones multimillonarias por parte de General Motors , Ford y Stellantis para asegurar su cadena de suministro de baterías en América del Norte. Mientras tanto, la minería de litio está aumentando en Estados Unidos y continúa la búsqueda de otros minerales como el níquel. La salmuera del Mar Salton de California es una fuente. Los desiertos de Nevada son otro. Se están invirtiendo miles de millones en esas empresas y otros planes de extracción de minerales para localizar los principales recursos minerales de los vehículos eléctricos estadounidenses.
Las conexiones
La iniciativa para localizar todo el sistema de baterías está a cargo de una variedad de empresas emergentes y algunas empresas establecidas, casi todas con inversiones sustanciales de empresas automotrices y proveedores. 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 pequeños volúmenes 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 filial del grupo francés Bolloré y dice que tendrá baterías en los automóviles para 2026.
SUV Toyota eléctrico
Luego están empresas como Toyota, que tiene más patentes de baterías de estado sólido que cualquiera de los grandes fabricantes de baterías u otras empresas automotrices. Un distante segundo lugar en la clasificación de Nikkei y Patent Result fue Panasonic, que alguna vez fue socio de baterías de Toyota. Samsung de Corea del Sur fue la única empresa no japonesa entre las 10 primeras, aunque el informe señaló que tanto LG Chem como Samsung han aumentado considerablemente sus carteras de patentes en las últimas tres décadas.
El estado del estado sólido
Toda esta actividad intelectual y dinero ha movido la aguja, como lo demuestran las predicciones cercanas del mercado para esta tecnología. El grupo medioambiental 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 señaló una advertencia: las baterías de estado sólido en realidad requieren un 35% más de litio que sus predecesoras, aunque utilizan mucho menos cobalto y grafito. Eso podría afectar los precios y la promesa de más energía de batería a menor costo.
El impulso del estado sólido y un movimiento simultáneo para reducir la huella ambiental de las operaciones mineras han estimulado nuevos desarrollos en las áreas de minería y también de reciclaje. Ionic Mineral Technologies surgió recientemente de operaciones en modo sigiloso y está aumentando la producción de nanosilicio, que puede usarse como reemplazo del grafito, prometiendo una mayor densidad de energía y velocidades de carga más rápidas.
Las baterías de próxima generación de Tesla se han retrasado hasta 2023, según Reuters, pero cuando se superen los problemas de producción se espera que supongan una reducción de 5.000 dólares en los costes del paquete de baterías. Eso sería la mitad del coste de los paquetes de baterías de la generación actual.
Otra forma de atacar la escasez de minerales y reducir costos es utilizar componentes reciclados del paquete de baterías cuando se deteriora y ya no puede funcionar como batería de automóvil. JB Straubel, de Tesla, renunció a la empresa que ayudó a fundar para dedicarse al negocio del reciclaje de baterías. Otra empresa que se adentra en el 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
Las nuevas químicas de las baterías pueden hacer que las baterías de estado sólido compitan por su dinero. El director ejecutivo de Addionics, Moshiel Biton, experto en baterías, analizó las distintas alternativas.
Las baterías de litio, hierro y fosfato (LFP) son seguras y livianas, pero consumen menos 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 batería sin cobalto.
Uno de los métodos que se están probando es utilizar más silicio para sustituir el grafito. 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 y tienen menor densidad de energía. El gigante fabricante chino de baterías CATL está trabajando para mejorar esta química.
Luego está el estado sólido
Este cumple todos los requisitos: es más seguro, más denso en energía, capaz de cargarse más rápido, mayor alcance y vida útil más larga, pero su defecto fatal actual (aparte de no estar en producción) es el costo. Su producción sigue siendo significativamente más cara que otras sustancias químicas, pero dada la cantidad de dinero que se invierte en este ámbito, el progreso debería realizarse con relativa rapidez. Ese rincón del que hablamos antes debería estar antes de que finalice 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 haciendo que los precios de los vehículos eléctricos suban en lugar de bajar a medida que aumenta la producción. Ese rincón, ya sea marcando el comienzo de las baterías de estado sólido o simplemente de una química de batería más avanzada, no puede llegar demasiado pronto.