Las baterías de iones de litio desempeñan un papel central en el mundo de la tecnología, alimentando desde teléfonos inteligentes hasta automóviles inteligentes, y ahora una de las personas que ayudó a comercializarlas dice que tiene una forma de reducir los costos de producción en masa en un 90% y mejorar significativamente su seguridad.
Hideaki Horie, anteriormente de Nissan Motor Co., fundó la empresa APB Corp. con sede en Tokio en 2018 para fabricar “baterías totalmente de polímero” (de ahí el nombre de la empresa).
A principios de este año, la compañía recibió el apoyo de un grupo de empresas, incluyendo el contratista general Obayashi Corp., el fabricante de equipos industriales Yokogawa Electric Corp. y el fabricante de fibra de carbono Teijin Ltd.
“El problema de hacer baterías de litio ahora es que se trata de la fabricación de dispositivos, como los semiconductores”, dijo Horie en una entrevista. “Nuestro objetivo es hacerlo más parecido a la producción de acero”.
La fabricación de una celda, la unidad básica dentro de cada batería, es un proceso complicado que requiere condiciones de “sala limpia”, con esclusas para controlar la humedad, filtración constante del aire y una precisión exacta para evitar la contaminación de materiales altamente reactivos. La configuración puede ser tan costosa que sólo un puñado de los mejores jugadores, como la coreana LG Chem Ltd., la china CATL y la japonesa Panasonic Corp., pueden gastar miles de millones de dólares en la construcción de una fábrica adecuada.
La innovación de Horie es reemplazar los componentes básicos de la batería, que son electrodos revestidos de metal y electrolitos líquidos, por una construcción de resina. Dice que este enfoque simplifica y acelera dramáticamente la fabricación, haciéndolo tan fácil como “untar la tostada”.
La modificación permite que las hojas de la batería de 10 metros de largo se apilen una encima de la otra “como los cojines de los asientos” para aumentar la capacidad, dijo. Es importante destacar que las baterías de resina también son resistentes al fuego cuando se perforan.
En marzo, APB recaudó 8 mil millones de yenes (74 millones de dólares), que es muy poco para la industria en general, pero será suficiente para equipar completamente una fábrica para la producción en masa que se iniciará el próximo año. Horie estima que los fondos harán que su planta en el centro de Japón tenga una capacidad de 1 gigavatio-hora para el 2023.
Las baterías de iones de litio
Las baterías de iones de litio han recorrido un largo camino desde que se comercializaron por primera vez hace casi tres décadas. Duran más, tienen más potencia y cuestan un 85% menos que hace 10 años, y son el caballo de batalla silencioso que impulsa el crecimiento de los teléfonos inteligentes y las tabletas con interiores cada vez más potentes. Pero la seguridad sigue siendo un problema y las baterías han sido la causa de incendios en todo, desde los coches de Tesla Inc. hasta los jets Dreamliner de Boeing Co. y los smartphones de Samsung Electronics Co.
“Sólo desde el punto de vista de la física, la batería de iones de litio es el mejor calentador que la humanidad ha creado jamás”, dijo Horie.
En una batería tradicional, un pinchazo puede crear una sobrecarga de cientos de amperios, varias veces la corriente eléctrica que se suministra a una casa promedio. Las temperaturas pueden entonces dispararse hasta los 700 grados centígrados.
La batería de APB evita tales condiciones catastróficas mediante el uso del llamado diseño bipolar, eliminando los actuales cuellos de botella de energía y permitiendo que toda la superficie de la batería absorba las sobretensiones.
“Debido a los numerosos incidentes, la seguridad ha sido una de las principales preocupaciones de la industria”, dijo Mitalee Gupta, analista senior de almacenamiento de energía en Wood Mackenzie.
“Esto podría ser un gran avance tanto para el almacenamiento como para las aplicaciones de los vehículos eléctricos, siempre que la empresa sea capaz de ampliar su escala con bastante rapidez”, explica Mitalee Gupta.
Pero la tecnología no está exenta de defectos. Los polímeros no son tan conductivos como el metal, y eso podría impactar significativamente en la capacidad de carga de la batería, según Menahem Anderman, presidente de Total Battery Consulting Inc. con sede en California.
Además, una desventaja del diseño bipolar es que las celdas están conectadas en serie, lo que dificulta el control de cada una individualmente, dijo Anderman. También cuestionó si el ahorro de costes sería suficiente para competir con los titulares.
“El capital no mata el costo de una batería de iones de litio”, dijo Anderman. “El litio-ion con electrolito líquido seguirá siendo la aplicación principal durante otros 15 años o más. No es perfecto y no es barato, pero más allá del ion litio hay un mejor ion litio.”
APB se centrará primero en las baterías estacionarias
Horie reconoce que APB no puede competir con los gigantes de la batería que ya se están beneficiando de las economías de escala después de invertir miles de millones. En lugar de centrarse en el “océano rojo” del sector automovilístico, APB se centrará primero en las baterías estacionarias utilizadas en edificios, oficinas y centrales eléctricas.
Ese mercado tendrá un valor de 100.000 millones de dólares en 2025 en todo el mundo, más de cinco veces su tamaño del año pasado, según las estimaciones de Wood Mackenzie. Sólo los EE.UU., que junto con China serán la principal fuente de aumento de la demanda de almacenamiento de energía, es probable que vea un aumento de 10 veces a 7.000 millones de dólares en el período.
Horie, de 63 años, empezó con las baterías de iones de litio en sus inicios. En febrero de 1990, al principio de su carrera en Nissan, comenzó la incipiente investigación del fabricante de automóviles sobre vehículos eléctricos e híbridos.
Apenas unas semanas más tarde, Sony Corp. sorprendió a la industria -que estaba apostando por la tecnología de níquel-hidruro- al anunciar planes para comercializar una alternativa de iones de litio. Horie dice que vio inmediatamente la promesa y presionó para que las dos compañías combinaran sus esfuerzos de investigación ese mismo año.
En el año 2000, sin embargo, Nissan abandonó su negocio de baterías, habiendo sido rescatado por Renault SA. Horie tenía una oportunidad de convencer a su nuevo jefe, Carlos Ghosn, de que los vehículos eléctricos valían la pena.
Después de una presentación de 28 minutos, un visiblemente emocionado Ghosn proclamó que el trabajo de Horie era una importante inversión y dio luz verde al proyecto. El Nissan Leaf se convertiría en el vehículo eléctrico más vendido durante una década.
A Horie se le ocurrió la idea de la batería de polímeros mientras aún estaba en Nissan, pero no pudo conseguir el apoyo institucional para hacerla realidad. En 2012, mientras enseñaba en la Universidad de Tokio, se le acercó la empresa Sanyo Chemical Industries Ltd., conocida por sus materiales superabsorbentes utilizados en los pañales.
Juntos, los dos desarrollaron la primera batería del mundo usando un polímero de gel conductor. En 2018, Horie fundó APB, y Sanyo Chemical se convirtió en uno de sus primeros inversores.
APB ya ha conseguido su primer cliente, una gran empresa japonesa cuyo nicho y productos de alto valor añadido se venden principalmente en el extranjero, dijo Horie. Se negó a dar más detalles, pero dijo que la APB planea hacer un anuncio tan pronto como en agosto.
“Esta será la prueba de que nuestras baterías pueden ser producidas en masa”, dijo Horie. “Los fabricantes de baterías se han convertido en ensambladores. Estamos poniendo la química de nuevo en el papel principal.”
Noticia tomada de: Japan Times / Traducción libre del inglés por WorldEnergyTrade.com
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