Punto de vista: la carrera está en marcha para evitar una crisis de suministro de batería EV
La disponibilidad disminuida de estas materias primas muy necesarias, combinadas con una creciente preocupación por los riesgos geopolíticos y, a veces, de reputación asociados al abastecimiento de minas en países que enfrentan desafíos socioeconómicos y ambientales, está impulsando la búsqueda de químicas de batería alternativas.
Si bien el litio está ampliamente disponible en la corteza terrestre, el reciente impulso global hacia la producción de vehículos eléctricos de batería convencional (BEV) ha provocado que esta materia prima se dispare, y los precios han aumentado exponencialmente. En 2015, solo el 30% de la demanda de litio era de baterías, pero para 2030, se espera que esto haya aumentado al 95%.
Un informe publicado recientemente por el avanzado Centro de Propulsión UK ha concluido que es probable que un modesto déficit global de litio sea en 2025, ampliando significativamente para 2030. Si las minas actuales no pueden satisfacer la demanda global, entonces los fabricantes de baterías no podrán obtener el litio del litio Necesitan, potencialmente detener la producción de BEV y evitar que se cumplan los objetivos de emisiones netas cero. Crear nuevas minas es una opción, pero esto llevaría años.
El abastecimiento de litio no es el único problema, el níquel y el cobalto también son escasos. Los problemas relacionados con las prácticas utilizadas para extraer estos minerales particulares también son una consideración importante para los fabricantes de automóviles. Tesla ha establecido recientemente su estrategia para obtener minerales directamente de las minas en un intento por asegurar suministros y vigilar de cerca los estándares éticos y de calidad.
La ruta
En una carrera para evitar una crisis de suministro en la ruta a la electrificación, los fabricantes de automóviles están explorando el potencial de las químicas alternativas de batería. Tesla está utilizando baterías de fosfato de hierro de litio (LFP) para su modelo 3 y otros rangos estándar. Si bien las baterías LFP tienen una menor densidad de energía, las características de carga y seguridad son mejores que sus homólogos basados en níquel y se benefician de una vida útil más larga.
Otros químicos de batería actualmente en desarrollo incluyen baterías de grafeno, lo que podría reemplazar la necesidad de baterías de iones de litio en el futuro. Para los fabricantes de baterías, el grafeno tiene varias ventajas sobre las químicas de iones de litio existentes, que incluyen tiempos de recarga más rápidos, más resistencia al desgaste, una mejor seguridad y una vida útil más larga. La principal desventaja actualmente es el costo, aunque esto podría reducir en el futuro. El fabricante de automóviles chino, GAC, fue el primero en comercializar con una batería de grafeno en su SUV totalmente eléctrico, el Aion V, que entró en producción el año pasado.
Las baterías de estado sólido (ASSB) también son el foco de una gran actividad de innovación y la actividad de presentación de patentes es intensa. Esta área de I + D se ha descrito como el "santo grial" para los fabricantes de baterías de EV, al menos a corto plazo, debido a su potencial para duplicar la densidad de energía de una batería estándar de iones de litio. La tecnología implica reemplazar el electrolito líquido con electrolito sólido, que aunque más pesado podría aumentar el rendimiento de la batería y, lo que es más importante para el automovilista, aumentar el rango de conducción.
Los gigantes de presentación de patentes de iones de litio como Samsung, Panasonic, LG y Toyota están activos en este campo y se puede esperar que continúen impulsando la innovación de estado sólido. Toyota en particular parece estar adoptando la tecnología de estado sólido y fue responsable de presentar aproximadamente el 15% de todas las solicitudes de patentes relacionadas con la tecnología de estado sólido en la Oficina Europea de Patentes (EPO) en el período 2014 - 2018. Se cree que la producción general de ASSB A solo unos años de distancia, y la mayoría de los fabricantes de automóviles ya están trabajando con socios tecnológicos para desarrollar esta tecnología.
Aunque aún no se ha comercializado, otro corredor en la carrera para evitar una crisis de suministro de batería EV es la tecnología de iones de sodio. A pesar de ser similares en la construcción de las baterías de iones de litio, las baterías de iones de sodio son potencialmente más ecológicos, ya que utilizan principalmente cloruro de sodio, que es abundante en el océano, y es relativamente fácil de acceder. A diferencia de las baterías de iones de litio, no dependen de níquel, cobalto y manganeso, y en su lugar usan materiales ampliamente disponibles como el azul prusiano, una sal de ferrocianuro más comúnmente utilizada como pigmento en pintura. La compañía tecnológica, Natron, ha desarrollado una serie de tecnologías de baterías de iones de sodio líderes en la industria y comenzará a la producción en masa de su producto comercial en 2023.
Rápido
La carrera a los EV es el cambio más grande y rápido que la industria automotriz haya visto y el nivel de actividad de innovación dirigido a encontrar nuevas químicas de batería no tiene precedentes.
Los datos publicados por la EPO confirman que las presentaciones de patentes para inventos de química no de iones de litio están aumentando constantemente. No está claro qué tecnología se volverá dominante en el futuro, pero es probable que el ganador sea uno que pueda evitar una crisis de suministro mientras ofrece una solución más sostenible que brinda a los automovilistas el rendimiento que esperan.
Ben Palmer es socio y abogado de patentes de la empresa europea de propiedad intelectual, Withers y Rogers. Tiene conocimiento especializado de las tecnologías de baterías y la industria del EV.