Automotriz

Las baterías avanzadas para vehículos eléctricos salen de los laboratorios a la producción

2022-07-13

Singh, quien ya había creado una empresa que fabricaba equipo de telecomunicaciones,...

Jack Ewing | The New York Times

SAN JOSÉ, California — Durante años, en laboratorios desde Silicon Valley hasta Boston, los científicos han buscado una poción elusiva de químicos, minerales y metales que le permita a los vehículos eléctricos recargarse en minutos y viajar cientos de kilómetros entre cargas, todo esto por un costo mucho menor del que tienen las baterías disponibles en este momento.

Ahora, algunos de esos científicos y las empresas que estos fundaron se están acercando a un hito. Están construyendo fábricas para producir las celdas para baterías de última generación, a fin de que las automotrices puedan empezar a hacer pruebas de las tecnologías en los caminos y determinar si son seguras y confiables.

La escala de las operaciones en las fábricas está en su mayor parte limitada, pues están diseñadas para perfeccionar las técnicas de producción. Tendrán que pasar varios años para que los autos con baterías de alto rendimiento aparezcan en las salas de exposiciones y todavía más tiempo para que las baterías estén disponibles en autos de precios moderados. Sin embargo, el inicio de una producción en líneas de ensamblado ofrece la posibilidad seductora de una revolución en la movilidad eléctrica.

Si las tecnologías pueden producirse en masa, los vehículos eléctricos podrían competir por la conveniencia con los vehículos impulsados por combustibles fósiles y tener precios más baratos. Las emisiones dañinas del tráfico de automóviles se podrían reducir de forma significativa. Los inventores de las tecnologías podrían volverse multimillonarios con mucha facilidad… si es que ya no lo son en este momento.

Para las decenas de empresas incipientes que trabajan en nuevos tipos de baterías y materiales para baterías, salir de los laboratorios enclaustrados a las condiciones difíciles del mundo real es un momento decisivo.

Producir millones de celdas para baterías en una fábrica es mucho más difícil que hacer unos cientos en una cámara estéril: un espacio diseñado para minimizar los contaminantes.

“Solo porque tengas un material que tiene el privilegio de funcionar no quiere decir que lo puedas hacer funcionar”, comentó Jagdeep Singh, fundador y director ejecutivo de QuantumScape, un fabricante de baterías en San José, California, en el corazón de Silicon Valley. “Debes descubrir cómo producir de una manera que no haya defectos y la uniformidad sea suficientemente alta”.

Para aumentar el riesgo, el desplome de las acciones tecnológicas les ha arrancado miles de millones de dólares de valor a las empresas de baterías que cotizan en los mercados públicos. No les será fácil recaudar el dinero que necesitan para construir operaciones de producción y pagarles a sus trabajadores. La mayoría tiene poco o ningún ingreso porque todavía deben empezar a vender un producto.

QuantumScape valía 54,000 millones de dólares en el mercado accionario poco después de comenzar a cotizar en 2020. Recientemente, valía unos 4000 millones de dólares.

Esto no ha evitado que la empresa siga adelante con una fábrica en San José que, si todo sale bien, para 2024 podrá producir cientos de miles de celdas para que los autos se recarguen en menos de diez minutos. Las automotrices usarán la producción en la fábrica para poner a prueba si las baterías pueden soportar caminos difíciles, las olas de frío, las olas de calor y los autolavados.

Las automotrices también querrán saber si las baterías se pueden recargar cientos de veces sin que pierdan su capacidad de almacenamiento de electricidad, si pueden sobrevivir un accidente sin estallar en llamas y si pueden fabricarse por un bajo costo.

No hay ninguna certeza de que todas las nuevas tecnologías estén a la altura de las promesas de sus creadores. Los tiempos más cortos de carga y las distancias más largas podrían llegar a expensas de la vida útil de la batería, comentó David Deak, exejecutivo de Tesla, quien ahora es consultor sobre materiales para baterías. “La mayoría de los conceptos de estos nuevos materiales producen métricas inmensas de rendimiento, pero ponen en riesgo otras cosas”, mencionó Deak.

Sin embargo, con el respaldo de Volkswagen, Bill Gates y figuras de la élite de Silicon Valley, QuantumScape ilustra cuánta fe y cuánto dinero se han puesto en empresas que aseguran ser capaces de cumplir todos esos requisitos.

Singh, quien ya había creado una empresa que fabricaba equipo de telecomunicaciones, fundó QuantumScape en 2010 después de comprar un Roadster, el primer vehículo de producción de Tesla. A pesar de que el Roadster era notorio por su poca confiabilidad, Singh quedó convencido de que los autos eléctricos eran el futuro.

“El Roadster me bastó para tener una muestra de lo que podría ser”, comentó. Se dio cuenta de que la clave era una batería capaz de almacenar más energía y “la única manera de hacerlo es buscar una nueva química, una química revolucionaria”.

Singh hizo equipo con Fritz Prinz, profesor de la Universidad de Stanford, y Tim Holme, investigador de la misma universidad. John Doerr, famoso por ser uno de los primeros inventores en Google y Amazon, proporcionó el capital inicial. J. B. Straubel, cofundador de Tesla, fue otro de los primeros copartícipes y es miembro del consejo de administración de QuantumScape.

Tras años de experimentación, QuantumScape desarrolló un material cerámico —su composición exacta es un secreto— que separa los extremos positivos y negativos de las baterías, con lo cual los iones pueden fluir de ida y regreso y al mismo tiempo se evitan cortos circuitos. La tecnología posibilita la sustitución de un material sólido por el electrolito líquido que transporta la energía entre los polos positivo y negativo de una batería y esto permite almacenar más energía por kilogramo.

Otro nombre prominente es SES AI, una empresa fundada en 2012 y basada en tecnología desarrollada en el Instituto Tecnológico de Massachusetts. SES cuenta con el respaldo de General Motors, Hyundai, Honda, las automotrices chinas Geely y SAIC y el fabricante surcoreano de baterías SK Innovation. En marzo, SES, con sede en Woburn, Massachusetts, abrió una fábrica en Shanghái que produce prototipos de celdas. La empresa planea empezar a suministrar a las automotrices en grandes cantidades en 2025.

Las acciones de SES también han caído, pero Qichao Hu, su director ejecutivo y cofundador, comentó que no estaba preocupado. “Es algo bueno”, opinó. “Cuando el mercado está mal, tan solo sobreviven los buenos. Esto servirá para reajustar la industria”.

SES y otras empresas de baterías aseguran haber resuelto los obstáculos científicos fundamentales que se necesitan para fabricar celdas más seguras, baratas y poderosas. Ahora, es cuestión de saber cómo producirlas millones de estas.

“Tenemos confianza en que los desafíos restantes son de naturaleza ingenieril”, comentó Doug Campbell, director ejecutivo de Solid Power, un fabricante de baterías que es respaldado por Ford Motor y BMW. Solid Power, con sede en Louisville, Colorado, anunció en junio que había instalado una línea de producción piloto que iba a empezar a suministrar celdas para pruebas a sus socias automotrices para fines de año.

De manera indirecta, Tesla ha engendrado muchas de las empresas emergentes de Silicon Valley. La empresa capacitó a una generación de expertos en baterías, muchos de los cuales se fueron a trabajar para otras empresas.

Gene Berdichevsky, el director ejecutivo y cofundador de Sila en Alameda, California, es un veterano de Tesla. Nació en la Unión Soviética y cuando tenía 9 años emigró a Estados Unidos con sus padres, ambos ingenieros eléctricos en submarinos nucleares. Obtuvo su título de licenciatura y su grado de maestría en Stanford y luego se convirtió en el séptimo empleado de Tesla, donde ayudó a desarrollar la batería del Roadster.

En esencia, Tesla creó la industria de las baterías para los autos eléctricos al demostrar que la gente iba a comprar vehículos eléctricos y al obligar a las automotrices tradicionales a enfrentarse con la tecnología, comentó Berdichevsky. “Eso hará que el mundo sea eléctrico, que todos compitan para hacer mejores autos eléctricos”, opinó.

Sila pertenece a un grupo de empresas emergentes que han desarrollado materiales para mejorar de manera significativa el rendimiento de los diseños actuales de las baterías, al aumentar la autonomía en un 20 por ciento o más. Otras son Group14 Technologies en Woodinville, Washington, cerca de Seattle, que tiene el respaldo de Porsche, y OneD Battery Sciences en Palo Alto, California.

Las tres han encontrado la manera de usar silicio para almacenar electricidad dentro de las baterías, en vez del grafito que es prevalente en los diseños actuales. El silicio puede guardar mucha más energía por kilogramo que el grafito, esto permite que las baterías sean más ligeras y baratas y se carguen más rápido. El silicio también disminuiría la dependencia que tiene Estados Unidos del grafito refinado en China.

La desventaja del silicio es que triplica su tamaño cuando se carga, lo que podría ejercer tanta presión en los componentes que causaría que falle la batería. La gente como Yimin Zhu, director de tecnología en OneD, ha pasado una década en laboratorios llenos de equipo preparando distintas mezclas para encontrar mecanismos que ayuden a superar ese problema.

Ahora, Sila, OneD y Group14 están en distintas etapas de incremento de la producción en sitios ubicados en el estado de Washington.

En mayo, Sila anunció un acuerdo para suministrar su material de silicio a Mercedes-Benz desde una fábrica en Moses Lake, Washington. Mercedes planea usar el material en vehículos utilitarios deportivos de lujo a partir de 2025.

Porsche ha anunciado planes de usar el material de silicio de Group14 para 2024, aunque en una cantidad limitada de vehículos. Rick Luebbe, director ejecutivo de Group14, declaró que el próximo año un fabricante importante iba a desplegar la tecnología de la empresa, la cual, según dijo, permitirá que un auto se recargue en diez minutos.

“En ese momento, todos los beneficios de los vehículos eléctricos serán accesibles sin ninguna desventaja”, afirmó Luebbe.



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