Los fabricantes de automóviles compiten por desarrollar sólidos

Jul 14, 2023

Está siendo aclamado como un avance en los vehículos eléctricos: la batería de estado sólido. La industria automotriz está invirtiendo mucho en esta tecnología, que podría mejorar la autonomía y la seguridad y, al mismo tiempo, reducir los costos de producción.

Todos los principales fabricantes de automóviles europeos han adoptado las baterías mientras luchan por cumplir los plazos para la regulación de la UE 2035 de eliminación gradual del motor de combustión.

Mercedes, BMW y Volkswagen utilizan actualmente baterías de litio estándar. Pero también están invirtiendo mucho dinero en investigación y desarrollo de la llamada batería de estado sólido.

Mientras la industria automotriz busca reducir las emisiones de carbono eliminando el motor de combustión, la batería ha sido la fuente de energía preferida para reemplazar la gasolina, un combustible fósil. El desarrollo del vehículo eléctrico (EV) ha creado una demanda de baterías de automóvil con mayor autonomía.

Las baterías de estado sólido podrían ofrecer esta ventaja sobre las baterías que se utilizan actualmente, junto con una mayor densidad de energía y una carga más rápida. Podrían resultar más ligeros y más seguros.

Desde pilas simples de un solo uso, como AA y AAA, hasta pilas recargables como las que se utilizan en los vehículos eléctricos, el uso de las baterías también ha evolucionado significativamente desde que se inventaron en el siglo XIX.

"Creo que la batería es la mayor innovación del siglo XXI y está cambiando nuestro mundo por completo", dijo a DW el profesor Ferdinand Dudenhoeffer, director del Centro de Investigación Automotriz de Duisburg, Alemania.

Hay dos tipos principales de baterías: primarias y secundarias. Las baterías primarias, también conocidas como baterías de un solo uso, no se pueden recargar. Proporcionan energía constante durante toda su vida, pero no se pueden revertir para producir más energía. El tipo más popular es la batería alcalina, ampliamente utilizada en dispositivos independientes de bajo consumo.

Mientras tanto, las baterías secundarias permiten revertir las reacciones químicas mediante la aplicación de voltaje, lo que las hace recargables. Las baterías de plomo ácido, hidruro metálico de níquel y de iones de litio se utilizan en la industria automotriz, en particular las baterías de litio livianas. Tesla depende en gran medida de las baterías de litio para sus coches eléctricos.

Las baterías de litio dependen de una solución de electrolito líquido, que permite que los iones de litio se muevan según sea necesario para que la batería funcione. Con las baterías de estado sólido, los científicos han conseguido sustituir este electrolito líquido por un electrolito sólido. Esto hace posible eliminar el pesado componente separador necesario para evitar que el electrodo positivo entre en contacto con el electrodo negativo.

La ausencia de un electrolito líquido inflamable reduce el riesgo de incendio, lo que hace que la batería sea más segura en comparación con la batería de estado líquido.

Las pruebas en laboratorios tanto en Japón como en Europa han demostrado mucho potencial en la batería, y Toyota anunció recientemente un gran avance con la batería de estado sólido. A principios de julio, el fabricante de automóviles japonés dijo que había simplificado el proceso de producción de los materiales utilizados para fabricarlos. Toyota, el segundo fabricante de automóviles del mundo, ha dicho que planea producir automóviles con baterías de estado sólido para 2025.

Debido a una mayor densidad de energía, la batería de estado sólido alimentará el automóvil en distancias más largas, mejorando así la autonomía, una cuestión clave tanto para los consumidores como para los fabricantes cuando se trata de vehículos eléctricos.

La tecnología de baterías de estado sólido es tan importante que Volkswagen se ha convertido en el mayor accionista de QuantamScape, una empresa de baterías de estado sólido fundada en 2010. A finales de julio, las acciones de la empresa se dispararon con la noticia de que estaba trabajando con un socio del sector automovilístico. industria sobre un posible lanzamiento de su primer producto comercial.

Mercedes Benz, por su parte, planea ser totalmente eléctrico para 2030. También ha firmado asociaciones con empresas como Prologium, un desarrollador y fabricante taiwanés de baterías de estado sólido.

Pero además de las numerosas ventajas, se cree que la batería de estado sólido también tiene una vida útil más corta. En estas baterías se pueden formar y crecer grietas, dijo a DW Lorenz Olbrich, estudiante de doctorado en Ciencia de Materiales de la Universidad de Oxford, "lo que proporciona una vida útil más corta a la batería".

Aunque se cree que la batería de estado sólido es más liviana, más potente, con tiempos de carga más cortos y más segura, los expertos siguen siendo escépticos sobre los costos de producción en masa y cuánto tendrán que pagar los consumidores por ella.

Tim Wicke, investigador del Instituto Fraunhofer de Investigación de Sistemas e Innovación, dijo que la demanda de estas nuevas baterías se limitará al principio a nichos de mercado.

"Esas baterías de estado sólido serán más caras cuando empiecen a industrializarse porque la escala de producción será mucho menor", afirma a DW.

La Unión Europea ha declarado que la producción de celdas de batería es un proyecto importante de interés común europeo. Eso significa que el gobierno puede ofrecer subsidios a los fabricantes de automóviles que invierten en tecnología de baterías. La UE ya ha ofrecido subvenciones a varios fabricantes de baterías en diferentes países.

Los gobiernos también han financiado a fabricantes de automóviles, quienes a su vez han financiado empresas y empresas emergentes que trabajan con baterías de estado sólido y otras tecnologías de baterías actualmente en fase de investigación y desarrollo en diferentes laboratorios de toda Europa.

Investigadores chinos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China han anunciado el desarrollo de una batería de estado sólido que podría producirse a precios más económicos. Este hecho podría frenar los esfuerzos de Occidente para acabar con la dependencia china de las baterías de vehículos eléctricos.

Con China muy por delante en términos de tecnología y capacidad de producción en comparación con Europa, muchos fabricantes de automóviles europeos han dependido de las empresas chinas para suministrar baterías tradicionales para sus vehículos eléctricos.

Las empresas chinas de baterías representan más del 70% de la fabricación mundial, y empresas como BYD, CATL y Tritek, entre otras, suministran a los fabricantes de automóviles occidentales.

China también posee un vasto tesoro de recursos naturales, como litio, cobalto, manganeso, grafito y níquel, que se utilizan en la fabricación de componentes de baterías. Varias empresas europeas y americanas dependen del suministro de estos productos desde China.

Actualmente China disfruta de un gran control de la cadena de suministro. Con el cambiante escenario geopolítico, los fabricantes de automóviles en Occidente están tratando de encontrar formas de deshacerse de la dependencia china.

"En Occidente hay mucho miedo debido a la fuerte dependencia de China en materia de materias primas", afirmó Olbrich, de Oxford. "No se trata sólo de las materias primas, sino que los mayores productores de células proceden de China".

Además de invertir y construir nuevas plantas de producción de baterías, se están intensificando los esfuerzos para reciclar baterías viejas en Europa y Estados Unidos. En Europa, por ejemplo, las regulaciones de la UE sobre baterías ponen un fuerte énfasis en el reciclaje como fuente de materias primas muy necesarias para garantizar la sostenibilidad y la reducción de costos en la producción de baterías.

"Aunque Europa actualmente carece de materias primas, hay otra manera de conseguirlas además de la minería", afirma Wicke. "Podemos obtener los materiales mediante el reciclaje. Es importante reciclar los materiales de las baterías que han finalizado su ciclo de vida".

Editado por: Kristie Pladson

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