Un puñado de científicos y las empresas que han fundado están construyendo fábricas para producir baterías de nueva generación, lo que permitirá a los fabricantes de los vehículos eléctricos (EVs, por sus siglas en inglés) empezar a probar estas tecnologías en carretera y determinar si son seguras y fiables.
Durante años, los científicos han estado buscando una elusiva poción de sustancias químicas, minerales y metales que permita a los vehículos eléctricos recargarse en minutos y recorrer cientos de kilómetros entre cargas, todo ello por un costo mucho menor que el de las baterías disponibles actualmente.
Ahora, algunos de esos científicos y las empresas que fundaron , están muy cerca de alcanzar un hito con las fábricas para producir células de baterías de nueva generación.
Las operaciones de la fábrica son en su mayoría de escala limitada, diseñadas para perfeccionar las técnicas de fabricación. Pasarán varios años antes de que los vehículos con baterías de alto rendimiento aparezcan en los concesionarios, y aún más antes de que las baterías estén disponibles en vehículos de precio moderado. Pero el inicio de la producción en cadena ofrece la tentadora perspectiva de una revolución en la movilidad eléctrica.
Si las tecnologías pueden producirse en masa, los vehículos eléctricos podrían competir con los que funcionan con combustibles fósiles en cuanto a comodidad y precio. Las emisiones nocivas del tráfico automovilístico podrían reducirse considerablemente.
Para las docenas de empresas incipientes que trabajan en nuevos tipos de baterías y materiales para baterías, la salida de los laboratorios a las duras condiciones del mundo real es el momento de la verdad.
Producir millones de pilas en una fábrica es mucho más difícil que fabricar unos pocos cientos en un laboratorio, un espacio diseñado para minimizar los contaminantes.
“El hecho de tener un material con derecho a funcionar no significa que puedas hacerlo funcionar”, afirma Jagdeep Singh, fundador y director ejecutivo de QuantumScape, un fabricante de baterías de San José (California), en el corazón de Silicon Valley. “Hay que averiguar cómo fabricarla de forma que no tenga defectos y tenga la suficiente uniformidad”.
Para aumentar el riesgo, la caída de las acciones tecnológicas ha restado miles de millones de dólares de valor a las empresas de baterías que cotizan en bolsa. No les resultará tan fácil conseguir el dinero que necesitan para crear operaciones de fabricación y pagar a su personal. La mayoría tiene pocos o ningún ingreso porque aún no han empezado a vender un producto.
La batería de QuantumScape
Tras años de experimentación, QuantumScape, que fue fundada en 2010, desarrolló un material cerámico, su composición exacta es un secreto, que separa los extremos positivo y negativo de las baterías, permitiendo que los iones fluyan de un lado a otro al tiempo que se evitan los cortocircuitos.
La tecnología permite sustituir el electrolito líquido que transporta la energía entre los polos positivo y negativo de una pila por un material sólido, lo que permite acumular más energía por kilo.
“Pasamos los primeros cinco años buscando un material que pudiera funcionar”, dijo el Sr. Singh. “Y después de pensar que habíamos encontrado uno, pasamos otros cinco años más o menos trabajando en cómo fabricarlo de la forma adecuada”.
Aunque técnicamente es una línea de montaje “prepiloto”, la fábrica de QuantumScape en San José, es casi tan grande como cuatro campos de fútbol.
En los laboratorios de Silicon Valley y otros lugares, docenas, si no cientos, de otros emprendedores persiguen un objetivo tecnológico similar, aprovechando el nexo entre el capital riesgo y la investigación universitaria que impulsó el crecimiento de las industrias de semiconductores y software.
Figura 1. Un transportador y unos brazos robóticos manipulan separadores de cerámica para baterías de vehículos eléctricos en QuantumScape. Fuente: The New York Time
La batería de SES AI
Otro nombre destacado es SES AI, fundada en 2012 a partir de una tecnología desarrollada en el Instituto Tecnológico de Massachusetts. SES cuenta con el respaldo de General Motors, Hyundai, Honda, los fabricantes de automóviles chinos Geely y SAIC, y el fabricante de baterías surcoreano SK Innovation.
En marzo, SES, con sede en Woburn (Massachusetts), abrió una fábrica en Shanghai que produce prototipos de celdas. La empresa tiene previsto empezar a suministrar a los fabricantes de automóviles en grandes volúmenes en 2025.
Las acciones de SES también se han desplomado, pero Qichao Hu, director general y cofundador, dijo que no estaba preocupado. “Es algo bueno”, dijo. “Cuando el mercado está mal, sólo sobreviven los buenos. Ayudará a que la industria se restablezca”.
SES y otras empresas de baterías afirman haber resuelto los obstáculos científicos fundamentales necesarios para fabricar pilas más seguras, baratas y potentes. Ahora es cuestión de averiguar cómo fabricarlas por millones.
“Confiamos en que los retos restantes sean de naturaleza técnica”, dijo Doug Campbell, director ejecutivo de Solid Power, un fabricante de baterías respaldado por Ford Motor y BMW.
Solid Power, con sede en Louisville, Colorado, dijo en junio que había instalado una línea de producción piloto que empezaría a suministrar células para pruebas a sus socios del sector del automóvil a finales de año.
Tesla creó la industria de las baterías de EVs
Indirectamente, Tesla ha engendrado muchas de las startups de Silicon Valley. La empresa formó a una generación de expertos en baterías, muchos de los cuales se fueron a trabajar a otras empresas.
Gene Berdichevsky, director general y cofundador de Sila en Alameda, California, es un veterano de Tesla. El Sr. Berdichevsky nació en la Unión Soviética y emigró a Estados Unidos con sus padres, ambos ingenieros eléctricos de submarinos nucleares, cuando tenía 9 años. Obtuvo una licenciatura y un máster en Stanford, y luego se convirtió en el séptimo empleado de Tesla, donde ayudó a desarrollar la batería del Roadster.
Tesla creó efectivamente la industria de las baterías de EVs al demostrar que la gente compraría vehículos eléctricos y obligar a los fabricantes de automóviles tradicionales a tener en cuenta esta tecnología, dijo el Sr. Berdichevsky. “Eso es lo que va a hacer que el mundo se vuelva eléctrico”, dijo, “todo el mundo compite para hacer mejor un vehículo eléctrico”.
Sila pertenece a un grupo de empresas emergentes que han desarrollado materiales que mejoran sustancialmente el rendimiento de los diseños de baterías existentes, aumentando la autonomía en un 20% o más. Otras son Group14 Technologies, de Woodinville (Washington), cerca de Seattle, que cuenta con el apoyo de Porsche, y OneD Battery Sciences, de Palo Alto (California).
Las tres han encontrado formas de utilizar el silicio para almacenar electricidad en las baterías, en lugar del grafito que predomina en los diseños actuales. El silicio puede almacenar mucha más energía por kilo que el grafito, lo que permite que las baterías sean más ligeras y baratas y se carguen más rápido. El silicio también aliviaría la dependencia de Estados Unidos del grafito refinado en China.
El inconveniente del silicio es que se hincha hasta el triple de su tamaño cuando se carga, lo que podría forzar tanto los componentes que la batería fallaría. Personas como Yimin Zhu, director de tecnología de OneD, han pasado una década desarrollando diferentes mezclas en laboratorios repletos de equipos, buscando formas de superar ese problema.
Ahora, Sila, OneD y Group14 se encuentran en distintas fases de aumento de la producción en instalaciones del estado de Washington.
En mayo, Sila anunció un acuerdo para suministrar su material de silicio a Mercedes-Benz desde una fábrica en Moses Lake (Washington). Mercedes tiene previsto utilizar este material en vehículos deportivos de lujo a partir de 2025.
Porsche ha anunciado sus planes de utilizar el material de silicio de Group14 para 2024, aunque en un número limitado de vehículos. Rick Luebbe, director ejecutivo de Group14, dijo que un gran fabricante desplegaría la tecnología de la empresa -que, según dijo, permitiría que un coche se recargara en 10 minutos- el año que viene.
La demanda de baterías es tan fuerte que hay mucho espacio para que varias empresas tengan éxito. Pero con docenas, quizás cientos, de otras empresas que persiguen una parte de un mercado que valdrá 1 billón de dólares una vez que todos los vehículos nuevos sean eléctricos, seguramente habrá fracasos.
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