La tecnología de las baterías de los vehículos eléctricos es buena, pero aún tiene margen de mejora.

El estado actual de las baterías de iones de litio para coches estándar ofrece una autonomía de unos 480 kilómetros y velocidades de carga de 24 a 30 kilómetros por minuto. Es mucho mejor que hace unos años, pero para fomentar la adopción generalizada y cumplir los objetivos de emisiones de carbono, aún hace falta más.

“La dificultad real es que actualmente no hay ninguna tecnología que pueda reducir drásticamente los costes de las baterías y permitir la adopción generalizada de los vehículos eléctricos. Las tecnologías existentes son muy interesantes, pero es muy difícil reducir su coste. Hacen falta nuevos materiales antes de conseguir una reducción drástica de los precios de los vehículos eléctricos”, explica Charlotte Hamilton, cofundadora y CEO de la empresa Conamix.Encontrar un sustituto del cobalto, tóxico y cada vez más difícil de conseguir, es una de las estrategias que más persiguen los fabricantes y sus socios en el sector de las baterías.

“Todos los ojos están puestos en los ánodos de silicio para pasar al siguiente nivel”, explicaba Michelle Tokarz, vicepresidenta de asociaciones e innovación de Coretec Group, en una conferencia celebrada en marzo en el Laboratorio Nacional de Argonne, el primer laboratorio nacional de investigación en ciencia e ingeniería de Estados Unidos.

El uso de silicio en el ánodo de la batería proporciona mayor densidad de energía que el grafito, lo que puede ofrecer más autonomía.

Pero la peculiaridad de la física que aumenta su densidad energética también significa que el silicio es propenso a hincharse, lo que provoca grietas, un problema que Coretec y otras startups están intentando resolver.

Los llamados productos químicos de litio de “estado sólido” también son un buen candidato para llegar a los concesionarios más pronto que tarde.

Son más ligeros y estables que sus homólogos de electrolito líquido, y utilizan materiales como la cerámica o mezclas complejas de polímeros para lograr una mayor densidad de energía, una carga más rápida y una mayor longevidad.

Por supuesto, la rareza de los yacimientos de litio hace que su coste sea elevado, motivo por el que se busca un material que proporcione la misma estabilidad y sea más fácil de adquirir. Aunque es más experimental, el sodio está en todas partes y su obtención es más respetuosa con el medio ambiente.

Sin embargo, “actualmente la estabilidad de los ciclos de las baterías de iones de sodio de alto voltaje todavía no es tan buena como la de las baterías de iones de litio de producción más moderna”, afirma Jason Zhang, investigador del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico, dependiente del Departamento de Energía de Estados Unidos.

Las siguientes 17 startups trabajan en nuevos diseños de baterías que ofrecen la posibilidad de mejorar el rendimiento y reducir los costes.

Sila Nanotechnologies

  • Sede: Alameda, California
  • CEO: Gene Berdichevsky

La fama de Sila Nanotechnologies en el ámbito de las baterías para vehículos eléctricos es que utiliza un ánodo de silicio en lugar de grafito, que suele ser la base de los ánodos de iones de litio actuales.

Dirigida por un antiguo empleado de Tesla, esta empresa fundada hace 11 años mejora la densidad energética de la química y el diseño de las baterías actuales y permite a los fabricantes de vehículos eléctricos elegir los materiales adecuados para sus necesidades. También puede utilizarse en los procesos de fabricación de baterías existentes.

El material de silicio que utiliza Sila se beneficiará con el tiempo de otras innovaciones, como la sustitución del níquel y el cobalto en los cátodos por más hierro y cobre, separadores de cerámica en lugar de polímeros y electrolitos mejorados.

Enovix

  • Sede: Fremont, California
  • CEO: Harrold Rust

Fundada en 2007, Enovix está desarrollando una batería de iones de litio con ánodos de silicio en 3D. Como muchos otros, Enovix ha aprovechado las ventajas que estos aportan a una batería. Los ánodos de silicio pueden almacenar mucho más litio que el grafito, lo que proporciona a la batería una mayor energía.

Gran parte del trabajo de Enovix va más allá de la química de la celda en sí. El diseño en 3D tiene ventajas, especialmente relacionadas con la seguridad.

La empresa está trabajando en la ampliación de sus soluciones, que actualmente están disponibles para gafas, dispositivos portátiles, teléfonos y ordenadores, al espacio de los vehículos eléctricos.

Solid Power

  • Sede: Louisville, Colorado
  • CEO: Doug Campbell

La empresa emergente Solid Power, fundada hace 11 años, utiliza una fórmula de estado sólido para atraer a los clientes de los fabricantes de automóviles.

La alternativa de Solid Power a las baterías de iones de litio utiliza electrolitos sólidos a base de sulfuro que equilibran la conductividad y la procesabilidad dentro de una celda de batería para vehículos eléctricos.

Solid Power afirma que esto disminuye el volumen del paquete de baterías, reduce su masa, proporciona una mayor autonomía por carga de la batería y reduce el coste.

La empresa salió a bolsa en a través de una SPAC de 1.200 millones de dólares, y ha sido respaldada por los gigantes automovilísticos Ford y BMW.

QuantumScape también afirma que la supresión del ánodo de grafito o silicio aumenta la densidad energética, mientras que la eliminación del litio permite una carga más rápida.

La empresa salió a bolsa a través de una SPAC en noviembre de 2020.

Factorial Energy

  • Sede: Woburn, Massachusetts
  • CEO: Siyu Huang

Fundada en 2019, Factorial está desarrollando una tecnología de estado sólido que dice que aborda el equilibrio de la densidad de energía y la autonomía, la carga y la seguridad.

La “tecnología de sistema electrolítico” de Factorial aprovecha un material de electrolito sólido en la batería del vehículo eléctrico. Esto proporciona a la celda de la batería un rendimiento más seguro y fiable, especialmente con materiales de cátodo y ánodo de gran capacidad.

La empresa está desarrollando conjuntamente baterías de estado sólido con Hyundai y Kia para la próxima generación de vehículos eléctricos. También tiene acuerdos con Mercedes y Stellantis.

Enevate

  • Sede: Irvine, California
  • CEO: Robert Rango

Enevate ha concedido una licencia de tecnología para pilas de iones de litio con ánodo de silicio.

Entre eso, su electrolito de estado sólido y el diseño de la celda, la startup afirma que se empaqueta más energía en una sola celda de batería que utilizando un ánodo de grafito.

Con esta fórmula, la empresa promete una carga ultrarrápida, una temperatura más baja, una mayor seguridad y, en definitiva, un menor coste.

Esta empresa, creada hace 17 años, al igual que Sila, está demostrando su fórmula primero en el espacio de la tecnología de consumo, electrificando los vehículos de 2  ruedas. Cuenta con el respaldo de grandes nombres como la alianza Renault-Nissan-Mitsubishi.

Our Next Energy (ONE)

  • Sede: Novi, Michigan
  • CEO: Mujeeb Ijaz

La batería Gemini de doble química de ONE puede hacer que una batería recorra entre 900 y 1.000 km o más con una sola carga.

ONE afirma que su química combinada utiliza una química para el almacenamiento de energía (aprovechando el litio, el manganeso y el oxígeno) y otra para el suministro de energía, utilizando litio, hierro, fósforo, oxígeno y carbono.

Utiliza un 60% menos de grafito y un 20% menos de litio que el estándar del sector. Incorporará esta tecnología en el SUV totalmente eléctrico BMW iX.

ONE también ha desarrollado la Aries, una arquitectura compacta de celda a paquete para una batería LFP de vehículo comercial que utiliza materiales más accesibles. La química de la Aries reduce el riesgo de incidentes térmicos, prescinde del níquel y el cobalto y no se degrada tras la carga al 100% como hacen muchas de las baterías actuales.

ONE tiene previsto llevarla a la producción a gran escala el año que viene.

SES

  • Sede: Woburn, Massachusetts
  • CEO: Qichao Hu

SES ha desarrollado una tecnología “híbrida” que combina un ánodo metálico de litio de alta densidad energética, un revestimiento protector del ánodo, un electrolito líquido propio y la inteligencia artificial.

Su batería de metal de litio Apollo todavía está limitada por las restricciones de tamaño, dado que es el tamaño que normalmente se necesita para los iPhones, pero la empresa está trabajando en las pruebas y en su ampliación hasta el tamaño necesario para alimentar un vehículo eléctrico.

Fundada en 2012 como spin-off del Instituto Tecnológico de Massachusetts, SES ha contado con el respaldo de fabricantes de automóviles como GM y Hyundai y salió a bolsa a través de una SPAC.

Amprius

  • Sede: Fremont, California
  • CEO: Kang Sun

Fundada en 2008, Amprius fabrica un ánodo de nanohilos de silicio para baterías de iones de litio.

Todo en nombre de una mayor densidad energética, una carga más rápida y un ciclo de vida más largo.

Sparkz

  • Sede: Livermore, California
  • CEO: Sanjiv Malhotra

El objetivo de Sparkz es fabricar baterías de iones de litio sin cobalto de alta densidad energética en Estados Unidos.

Fundada en 2019, el primer producto de Sparkz pretende eliminar el cobalto, tradicionalmente utilizado en el cátodo de una batería de litio. Sparkz afirma que su tecnología ofrece el doble de densidad energética que las actuales baterías sin cobalto que se están desarrollando en China.

El hecho de no utilizar cobalto también reducirá el coste de producción de las baterías, reducirá el uso de prácticas mineras problemáticas para los materiales y, en última instancia, ayudará a reducir la dependencia de la industria de una cadena de suministro global.

Sparkz también está desarrollando baterías de estado sólido sin cobalto.

Faradion

  • Sede: Sheffield, Reino Unido
  • CEO: James Quinn

Faradion ha desarrollado una química de iones de sodio no acuosa que, según dice, ofrece “prestaciones de iones de litio a precios de plomo”.

Las celdas de iones de sodio pueden sustituir a las baterías de plomo en medios de transporte de bajo coste, como las motos eléctricas, en aplicaciones de almacenamiento estacionario y en sistemas de energía de reserva. La tecnología podría aplicarse a los vehículos eléctricos híbridos suaves.

Faradion se fundó en 2011 y su objetivo es mejorar el coste, la seguridad y el rendimiento.

A principios de este año, fue adquirida por Reliance New Energy Solar, una filial de una gran empresa del sector privado de la India.

Conamix

  • Sede: Ithaca, Nueva York
  • CEO: Charlotte Hamilton

La tecnología de baterías de Conamix utiliza azufre para fabricar el cátodo, o el electrodo positivo en la reacción de iones de litio.

Aunque hasta ahora ha sido una química difícil de probar, la empresa, de 8 años de antigüedad, afirma que el azufre es el “material de cátodo de menor coste y mayor energía viable de la tabla periódica”.

El uso de un cátodo de azufre para las baterías de iones de litio elimina la necesidad de níquel y cobalto. El azufre es abundante, puede obtenerse en el país y es relativamente barato.

La empresa está trabajando en el cumplimiento de los objetivos técnicos requeridos para las aplicaciones de automoción, lo que podría reducir drásticamente los costes y permitir la adopción generalizada de los vehículos eléctricos.

NanoGraf

  • Sede: Chicago, Illinois
  • CEO: Francis Wang

NanoGraf afirma que su tecnología de ánodos de silicio podría hacer que los vehículos eléctricos duren un 28% más con una sola carga que las baterías actuales.

Lo que hace especialmente inusual a esta empresa de 10 años es que utiliza un “proceso de química húmeda” que, según dice, es mucho menos costoso y se adapta fácilmente a los equipos de fabricación de baterías existentes.

Esta tecnología puede integrarse en las celdas de iones de litio que son populares para las bicicletas eléctricas y que se utilizan en los Tesla Model S y X.

El resultado es la celda de mayor densidad energética disponible hasta la fecha, afirma NanoGraf.

BrightVolt

  • Sede: Redmond, Washington
  • CEO: Todd Peters

BrightVolt, fundada en 1998, desarrolla baterías de iones de litio de estado sólido basadas en electrolitos de polímero.

La empresa afirma que sus celdas solo requieren 2 componentes, en lugar de 3, lo que facilita su fabricación, y que su polímero actúa como pegamento para ayudar a mantener sus baterías delgadas y flexibles.

Hasta ahora, ha atraído la inversión de Caterpillar Ventures, la parte de capital riesgo de la empresa de maquinaria de construcción.

Prologium

  • Sede: Taoyüan, Taiwán
  • CEO: Vincent Yang

La tecnología de baterías cerámicas de litio de estado sólido de Prologium está pensada para almacenar más energía y utilizarse en diversos dispositivos a distintas temperaturas.

Hasta la fecha ha recaudado 873 millones de dólares, incluida la inversión del prometedor fabricante vietnamita de vehículos eléctricos VinFast.

La empresa anunció a principios de este año un acuerdo para desarrollar celdas con Mercedes, que podrían introducirse en los vehículos de prueba del fabricante de automóviles en los próximos años, según informó Business Insider.

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