Los fabricantes de automóviles compiten para controlar la tecnología de baterías de última generación


WOBURN, Massachusetts — Ya muy por detrás de los fabricantes asiáticos En la construcción de baterías para automóviles eléctricos, los fabricantes de automóviles de EE. UU. y sus proveedores están compitiendo para desarrollar una nueva generación de baterías que sean más baratas, puedan acumular más energía y cargarse más rápido.

Es un concurso mundial con enormes consecuencias económicas para los fabricantes de automóviles, las pequeñas empresas emergentes de baterías y los compradores de automóviles, que en unos años elegirán entre una vertiginosa variedad de coches eléctricos que utilizan diferentes tipos de baterías a medida que retrocede la era del motor de combustión.

los composición química de las baterías —un tema técnico que era competencia de los ingenieros— se ha convertido en uno de los temas más candentes de discusión en las salas de juntas corporativas de General Motors, Toyota, Ford Motor y Volkswagen, así como en la Casa Blanca.

Con el apoyo financiero y tecnológico del gobierno, estas empresas gigantes están adoptando nuevas empresas que trabajan para rehacer la batería para que no se queden atrás por la revolución industrial desatada por el coche eléctrico.

La capacidad de los fabricantes de automóviles para dominar la tecnología de baterías podría ayudar a determinar qué empresas prosperan y cuáles son superado por tesla y otros negocios de autos eléctricos.

Las baterías ayudarán a determinar el precio de los automóviles nuevos y podrían convertirse en la característica definitoria de los vehículos. Al igual que los megapíxeles de las cámaras o las velocidades de procesamiento de los chips de computadora que alguna vez obsesionaron a los consumidores, las características de las baterías serán el criterio con el que se juzgarán y comprarán los automóviles y las camionetas.

“Esta será la nueva diferenciación de marca en el futuro: la batería en los vehículos eléctricos”, dijo Hau Thai-Tang, director de operaciones y plataforma de productos de Ford Motor. “Así que estamos haciendo un gran esfuerzo”.

Las baterías, por supuesto, también desempeñarán un papel central en la lucha contra el cambio climático al ayudar a que los automóviles, los camiones y el sector energético se alejen del petróleo, el carbón y el gas natural.

Los fabricantes de automóviles están tomando un curso acelerado sobre la química de las baterías porque la demanda de autos eléctricos está despegando. Las empresas tienen que descubrir cómo hacer que las baterías sean más baratas y mejores. Hoy en día, las baterías pueden representar entre un cuarto y un tercio del costo de los autos eléctricos. Y la mayoría de esas baterías están fabricadas por unas pocas empresas asiáticas.

Incluso Tesla, el productor dominante de autos eléctricos, depende de proveedores asiáticos y está buscando traer más fabricación interna.

Este mes, el presidente Biden animó a las empresas a trasladar una mayor parte de la cadena de suministro de baterías a los Estados Unidos. La invasión rusa de Ucrania subrayó la importancia estratégica de tales esfuerzos. Volkswagen se vio obligada a cerrar temporalmente su principal fábrica de vehículos eléctricos en Alemania después de que los combates interrumpieran el suministro de piezas fabricadas en el oeste de Ucrania.

Gigantes automotrices como Stellantispropietaria de Ram y Jeep, están prodigando dinero en empresas emergentes como Factorial Energy, que tiene menos de 100 empleados en un parque de oficinas en Woburn, cerca de Boston.

Los ejecutivos de Factorial, que han dejado de devolver las llamadas de los fabricantes de automóviles que ofrecen bolsas de dinero, están desarrollando una batería que puede cargarse más rápido, almacenar más energía y tener menos probabilidades de sobrecalentarse que las baterías actuales.

“El dinero puede ir y venir”, dijo Siyu Huang, cofundador de Factorial, quien comenzó a experimentar con la tecnología de baterías como estudiante de posgrado en la Universidad de Cornell. “Queremos entregar la batería más segura y cambiar la forma en que vive la gente”.

Altos funcionarios de la administración de Biden han dicho que quieren ayudar, reconociendo que Estados Unidos ha hecho un mal trabajo al capitalizar las tecnologías de baterías creadas a nivel nacional. Muchas de esas invenciones han dado lugar a una gran industria en China.

El Departamento de Energía está considerando financiar empresas que fabriquen baterías o suministren las piezas o los minerales críticos necesarios para construirlas. La agencia ya tiene al menos 10 solicitudes pendientes que solicitan un total de más de $15 millones para apoyar estos proyectos relacionados con las baterías, según un recuento de la agencia.

El secretario de transporte, Pete Buttigieg, dijo el mes pasado que la falta de innovación perjudicó a su ciudad natal, South Bend, Indiana, que alguna vez fue sede de Studebaker, que cerró en la década de 1960.

“La innovación es fundamental para el pasado, el presente y el futuro de nuestra industria automotriz, y lo vemos en este momento con la oportunidad de que Estados Unidos lidere la revolución de los vehículos eléctricos”, dijo.

El cambio más inmediato que se avecina está en los componentes básicos de las baterías.

La mayoría de las baterías de iones de litio utilizadas en los vehículos eléctricos se basan en níquel, manganeso y cobalto. Pero algunos fabricantes de automóviles, incluidos Tesla y Ford, se están moviendo para usar baterías en al menos algunos vehículos que dependen del fosfato de hierro y litio, que es popular en China.

Estas baterías LFP, como se las conoce, no pueden almacenar tanta energía por libra, pero son mucho menos costosas y duran más.

Tesla planea ofrecer baterías LFP en vehículos eléctricos de menor autonomía y menor precio. Ford planea usarlos en algunos camiones vendidos bajo su marca Ion Boost Pro para propietarios de flotas.

“Podría ser la entrega, podrían ser plomeros, electricistas, paisajistas que trabajan en una zona geográfica fija”, dijo el Sr. Thai-Tang, ejecutivo de Ford.

Ford se está asociando con SK Innovation de Corea para fabricar sus baterías, pero espera traer gran parte de esa fabricación a los Estados Unidos, dijo Thai-Tang. “Eso reducirá algunos de los desafíos de costos geopolíticos y logísticos”.

Pero la batería LFP no es una solución completa. Los Tesla que usan estas baterías pueden conducir solo unas 270 millas con una carga, en comparación con alrededor de 358 millas para modelos similares alimentados por baterías de níquel y cobalto. Además, las baterías LFP pueden perder parte de su potencia cuando la temperatura desciende por debajo del punto de congelación y tardan más en cargarse.

La nueva camioneta eléctrica F-150 de Ford, que no ha salido a la venta pero ya tiene 200.000 reservas, se basará en baterías con un mayor porcentaje de níquel de alta densidad energética, también fabricadas por SK Innovation.

tesla en febrero dijo que tenía ya construyó un millón de celdas para su batería “4680” de próxima generación que comenzó a usar en sus crossovers Model Y. El director ejecutivo del fabricante de automóviles, Elon Musk, dijo que la batería tendrá un 16 por ciento más de autonomía debido a su distintivo diseño de panal. “Es difícil hasta que se descubre, y luego es simple”, dijo en 2020.

GM afirma que su Celda de batería Ultium necesita un 70 por ciento menos de cobalto que las celdas utilizadas en el hatchback eléctrico Chevrolet Bolt. La compañía ha agregado aluminio a su batería. La camioneta GMC Hummer, que GM comenzó a vender recientemente, es el primer vehículo en tener esta batería.

GM, en asociación con Corea del Sur LG química, está construyendo una fábrica de baterías de 2.300 millones de dólares en Lordstown, Ohio. es uno de al menos 13 batería grande fábricas en construcción en los Estados Unidos.

Las baterías ya se están volviendo importantes para la marca de automóviles: GM es publicar anuncios de baterías Ultium. Se suma al imperativo de garantizar que estas baterías sean confiables y seguras. GM ha tenido que retirar el Bolt para reparar un defecto de la batería que puede provocar incendios.

Muchos fabricantes de automóviles están ansiosos por reducir su dependencia del cobalto, en parte porque proviene principalmente de la República Democrática del Congodonde es extraído por Empresas financiadas por China o por trabajadores autónomos que a veces emplean a niños.

“Es la posible violación de los derechos humanos, el trabajo infantil o los mineros artesanales que están excavando en circunstancias muy difíciles, esa es la principal preocupación que tenemos”, dijo Markus Schäfer, un alto ejecutivo de Mercedes responsable de investigación y desarrollo.

La industria automotriz también está preocupada por el níquel, porque Rusia es un importante proveedor del metal.

Un equipo de unos 25 científicos del gobierno en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge quiere impulsar estas innovaciones aún más.

Las baterías de los coches eléctricos convencionales se han instalado junto a una alternativa experimental sin cobalto. Los científicos pasan semanas cargándolos y descargándolos, midiendo cómo funcionan. Ilias Belharouak, que dirige el Centro de fabricación de baterías de Oak Ridge, dijo que el objetivo era reducir los costos de las baterías a la mitad, aumentar su alcance más allá de las 300 millas y reducir los tiempos de carga a 15 minutos o menos. (Las baterías actuales suelen tardar entre 30 minutos y 12 horas en cargarse, según el automóvil y el tomacorriente).

Parte de este trabajo será financiado por $ 200 millones el Departamento de Energía asignó a fines del año pasado a siete laboratorios nacionales. El próximo mes el departamento organizará una “festival de lanzamiento virtual” donde los diseñadores de baterías presentan ideas para científicos, funcionarios gubernamentales y ejecutivos de la industria.

Factorial Energy y otras empresas emergentes de EE. UU., como Solid Power y QuantumScape, tienen como objetivo revolucionar la forma en que se construyen las baterías, no solo cambiar sus ingredientes. Las baterías de hoy dependen de una solución líquida para el electrolito que permite el flujo de electricidad entre diferentes componentes.

Las baterías de estado sólido no tienen electrolito líquido y, por lo tanto, serán más livianas, almacenarán más energía y se cargarán más rápido. También es mucho menos probable que se enciendan y, por lo tanto, necesitan menos equipos de refrigeración.

La mayoría de los principales fabricantes de automóviles han apostado fuerte por la tecnología de estado sólido.

Volkswagen ha puesto su dinero en QuantumScape, con sede en San José, California. BMW y Ford están apostando por Solid Power, con sede en Louisville, Colorado. GM ha invertido en SolidEnergy Systems, que surgió del Instituto de Tecnología de Massachusetts y tiene su sede en Singapur. .

Pero no está claro qué tan pronto llegarán las baterías de estado sólido. Stellantis ha dicho que espera introducir vehículos de mercado masivo con esas baterías. para 2026pero los ejecutivos de otras empresas dicen que la tecnología podría no estar ampliamente disponible hasta alrededor de 2030.

El fabricante de automóviles que primero ofrezca baterías de estado sólido tendrá una enorme ventaja.

La Sra. Huang de Factorial dijo que no era inusual que ella y su socio comercial, Alex Yu, trabajaran toda la noche mientras se apresuraban a alcanzar los puntos de referencia técnicos.

Está motivada, dijo, por los recuerdos del aire contaminado que respiraba mientras crecía cerca de Shanghái. “La misión fundacional de nuestra empresa es luchar por un futuro libre de fósiles”, dijo la Sra. Huang. “Eso es lo que busco en mi vida”.

Finalmente, Factorial, que Mercedes Benz y Hyundai también ha invertido, quiere construir fábricas en todo el mundo, un objetivo ambicioso teniendo en cuenta que la empresa acaba de mudarse a un segundo piso.

En una serie de laboratorios, empleados con batas blancas y expresiones intensas prueban células prototipo.

A pesar de esta actividad frenética, la industria automotriz podría tener dificultades para satisfacer la demanda de baterías nuevas porque el mundo no puede extraer y procesar todas las materias primas necesarias. particularmente para litiodijo Andrew Miller, director de operaciones de Benchmark Minerals Intelligence, que rastrea a los fabricantes y suministros de baterías en todo el mundo.

“Todos los modelos que se anuncian, todo lo que esas empresas quieren hacer en los próximos tres años”, dijo Miller, “no sé de dónde provienen las materias primas”.





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