Las celdas de estado sólido pueden volver a hacer que Estados Unidos sea competitivo en el área de baterías: CEO
Las empresas estadounidenses podrían estar intentando alcanzar a los gigantes asiáticos en el sector de las baterías, pero las baterías de estado sólido podrían darle a Estados Unidos otra oportunidad de ser competitivo. Así lo afirma el CEO de Solid Power, empresa especializada en electrolitos sólidos con sede en Colorado.
Solid Power forma parte de una ola de jóvenes startups estadounidenses dedicadas a las baterías, como QuantumScape con sede en California y Factorial en Massachusetts, que compiten por comercializar baterías de estado sólido.
Los científicos especializados en baterías creen en general que las celdas de estado sólido pueden permitir una mayor autonomía a los vehículos eléctricos, velocidades de carga más rápidas y eliminar los riesgos de incendio en comparación con las baterías de iones de litio actuales.
Pero esta tecnología ha resultado extraordinariamente difícil de fabricar a gran escala sin defectos. Si has estado siguiendo esta competencia, sabrás que durante años se ha dicho que la tecnología estaba a la vuelta de la esquina.
Batería completamente de estado sólido de Samsung SDI
Foto por: Samsung
No obstante, Solid Power cree que la espera eventualmente valdrá la pena. La empresa espera que las baterías de estado sólido lleguen a algunos vehículos eléctricos de gama alta para finales de esta década, con una adopción más amplia a principios de la década de 2030.
También obtuvo una subvención de 50 millones de dólares del Departamento de Energía de los EE. UU. en 2024, en el marco de la Ley de Infraestructura Bipartidista, para respaldar sus esfuerzos de desarrollo.
A diferencia de algunos de sus competidores, Solid Power no intenta fabricar una batería completa. Se especializa en un ingrediente crucial: el electrolito, que facilita el movimiento de los iones de litio entre los electrodos.
En las baterías de iones de litio, ese electrolito suele ser una sustancia química líquida inflamable. En las baterías de estado sólido, las empresas se están orientando principalmente hacia tres tipos diferentes de electrolitos sólidos: polímeros, óxidos y sulfuros.
Solid Power apuesta por la tercera opción. El presidente y director ejecutivo, John Van Scoter, declaró en una entrevista con InsideEVs que su diseño de electrolito sólido flexible basado en sulfuros puede ayudar a los fabricantes de baterías establecidos a integrar esta tecnología en sus procesos de producción existentes y permitir que Estados Unidos vuelva a ser competitivo en el sector de las baterías.
“Todas las baterías de estado sólido pueden ser la forma en que [Estados Unidos] pueda volver a ser competitivo en la industria de las baterías”, dijo Van Scoter.
La empresa dio un paso hacia ese objetivo el mes pasado con la puesta en marcha de su línea de producción piloto Mobius en su planta en Thornton, Colorado. ¿El objetivo? Fabricar y vender electrolitos desde esta planta a algunas de las empresas más importantes del sector automotriz y de baterías.
La empresa ya está trabajando con Ford, BMW, Samsung SDI, SK ON y otras compañías cuyos nombres aún no se han anunciado públicamente. En lugar de fabricar baterías completas por sí misma, Solid Power afirma que los fabricantes de baterías pueden integrar su electrolito en sus propios diseños de celdas, probar los resultados y colaborar para perfeccionar la tecnología antes de la producción.
Van Scoter dijo que la empresa ha finalizado sus acuerdos de desarrollo conjunto con Ford y BMW. Ahora su enfoque se está dirigiendo a trabajar con los principales fabricantes de baterías para determinar cómo escalar la producción.
Se espera que la línea piloto de Mobius entre en funcionamiento a finales de este año, lo que añadirá 45 toneladas métricas de capacidad de producción anual de electrolito sólido. Sumada a sus instalaciones existentes, eso elevaría la capacidad total de la línea piloto a 75 toneladas métricas al año.
Entonces, ¿qué significa todo esto en términos de rendimiento? Al combinarse con un ánodo de silicona y un cátodo de níquel, manganeso y cobalto (NMC), el electrolito sulfuroso de Solid Power puede aumentar la densidad energética de una celda a 390 vatios-hora por kilogramo y permitir más de 1,000 ciclos. (Las baterías NMC modernas con electrolitos líquidos suelen ofrecer entre 250 y 280 Wh/kg.)
Con un ánodo de metal de litio, esa densidad energética puede aumentar hasta los 440 Wh/kg, según afirmó la empresa, casi el doble que la de una batería de iones de litio promedio actual. Sin embargo, estos son solo números teóricos. La densidad energética final dependerá del fabricante de baterías que construya la celda real.
“Nosotros creamos la magia que permite que la celda funcione”, dijo Van Scoter. “Pero son los diseños de las celdas los que determinan la densidad energética, la vida útil en ciclos y todos esos otros atributos importantes”.
Otra gran ventaja es que la empresa cree que su tecnología no necesita fábricas completamente nuevas ni reequipos costosos.
“Podemos utilizar equipos estándar de tipo ‘roll to roll’ para baterías de iones de litio con el fin de fabricar todas las celdas de estado sólido”, dijo Van Scoter.
Por supuesto, las baterías de estado sólido todavía tienen algunos problemas conocidos que resolver. Uno de ellos es la formación de dendritas. Se trata de estructuras diminutas en forma de aguja de litio que pueden crecer dentro de una celda, lo que podría causar cortocircuitos y pérdida de capacidad. Van Scoter dijo que Solid Power ha invertido mucho esfuerzo de ingeniería para resolver ese problema.
Tampoco la empresa comienza desde cero con los fabricantes de automóviles. El año pasado, BMW publicó imágenes de un prototipo i7 equipado con una batería de estado sólido que utiliza el ánodo de silicio de Solid Power.
Prototipo de batería de estado sólido del BMW i7
Foto por: BMW
BMW, Samsung SDI y Solid Power también han firmado un acuerdo tripartito para desarrollar la tecnología con el fin de comercializarla. Samsung SDI fabricará las celdas, BMW desarrollará los módulos y paquetes de baterías, y Solid Power suministrará el electrolito sólido. El calendario exacto en el que veremos los resultados de esta colaboración sigue sin estar claro.
Otras startups estadounidenses de estado sólido adoptan un enfoque más verticalmente integrado, desarrollando ellas mismas las celdas completas. Por ejemplo, QuantumScape está trabajando con Volkswagen, Honda y otros fabricantes de automóviles para comercializar su tecnología. Mientras tanto, Mercedes-Benz y Stellantis ya han comenzado a probar vehículos prototipo equipados con celdas de estado sólido de Factorial.
No obstante, Solid Power cree que la tecnología podría madurar primero en aplicaciones de defensa, drones y robots humanoides.
“Los ciclos de actualización son más cortos y la vida útil de la plataforma es mucho más rápida”, dijo Van Scoter sobre drones y robots.
¿Qué piensa usted?
De cualquier manera, los fabricantes de automóviles y empresas de baterías de EE. UU. no lograron aprovechar plenamente el auge de las baterías de iones de litio, dejándolo en manos de los gigantes asiáticos. Si podrán ser los primeros en desarrollar baterías de estado sólido es algo que solo el tiempo dirá.
Contáctese con el autor: suvrat.kothari@insideevs.com
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