Un cargador Wallbox EV para coches eléctricos se exhibe durante el ‘Mondial de l’Auto’ en el Parc des Expositions el 15 de octubre de 2024 en París, Francia.
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Los ánodos de silicio parecen estar liderando la carrera por comercializar tecnologías de baterías de próxima generación para vehículos eléctricos.
El revuelo en torno a los ánodos basados en silicio, que prometen una potencia mejorada y capacidades de carga más rápidas para los vehículos eléctricos, ha ido creciendo en los últimos meses, justo cuando el revuelo en torno a las baterías de estado sólido parece haberse esfumado.
viene como aumentar las ventas de vehículos eléctricos siguen impulsando la demanda mundial de baterías, lo que ha llevado a los gigantes del automóvil a asociarse con los principales fabricantes de células en el camino hacia la electrificación total.
Si bien algunos OEM (fabricantes de equipos originales) tienen ofertas entintadas con desarrolladores de baterías de estado sólido, fabricantes de automóviles como Mercedes, Porsche y GM Todos hemos apostado fuerte por los ánodos de silicio para generar un cambio transformador en la ciencia detrás de los vehículos eléctricos.
Un reciente informe de la consultora IDTechEx describió la promesa de los materiales avanzados de ánodo de silicio como «inmensa» para mejorar áreas críticas del rendimiento de la batería, y señaló que este potencial no había pasado desapercibido para los fabricantes de automóviles y los actores clave en la industria de las baterías.
Sin embargo, advirtió que es necesario abordar desafíos como el ciclo de vida, la vida útil y, quizás lo más importante, el costo para una adopción generalizada.
Venkat Srinivasan, director del Centro Colaborativo para la Ciencia del Almacenamiento de Energía en el Laboratorio Nacional Argonne del gobierno estadounidense en Chicago, dijo que los ánodos de silicio parecen tener ventaja sobre las baterías de estado sólido.
«Si hay una carrera de caballos, el silicio parece estar por delante al menos en este momento, pero no hemos comercializado ninguno de los dos», dijo Srinivasan a CNBC por videoconferencia.
Srinivasan dijo que hace cinco años las baterías de ánodo de silicio tenían una vida útil de aproximadamente un año, pero datos recientes parecen mostrar una mejora dramática en la durabilidad de estos materiales, y algunas pruebas ahora proyectan una vida útil de tres a cuatro años.
A diferencia del ciclo de vida de una batería, que cuenta el número de veces que se puede cargar y descargar, el calendario de vida mide la degradación a lo largo del tiempo. Normalmente, la vida útil de una batería se refiere al período en el que puede funcionar a más del 80% de su capacidad inicial, independientemente de su uso.
Srinivasan dijo que las baterías de estado sólido, consideradas durante mucho tiempo como «santo grial» de la conducción sostenible, todavía les queda un largo camino por recorrer antes de que puedan igualar los recientes avances realizados por los ánodos de silicio.
«Esa transición aún debe realizarse en estado sólido con sus baterías de metal y es por eso que creo que la gente dice: «Parece que esa promesa no se ha cumplido», dijo Srinivasan.
«Eso no significa que no llegaremos allí. Puede suceder en unos pocos años. Simplemente significa que hoy parece que el silicio se encuentra en una parte diferente del nivel de preparación tecnológica».
Ánodos de silicio versus baterías de estado sólido
Los analistas dicen que los ánodos de silicio ofrecen teóricamente 10 veces la densidad de energía que el grafito, que se usa comúnmente en los ánodos de baterías en la actualidad. Sin embargo, estos mismos materiales suelen sufrir una rápida degradación cuando se utiliza mucho silicio.
«Los ánodos de silicio y las baterías de estado sólido son dos tendencias tecnológicas emergentes en el mercado de baterías para vehículos eléctricos cuyo objetivo es ampliar los límites de las celdas de batería de alto rendimiento», dijo a CNBC por correo electrónico Rory McNulty, analista de investigación senior de Benchmark Mineral Intelligence.
Un investigador revisa la máquina desplanchadora con electroimán en el centro de I+D de Daejoo Electronic Materials Co. en Siheung, Corea del Sur, el jueves 22 de junio de 2023.
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Generalmente se ha dado el caso de que un mejor rendimiento de la batería se produce a costa de la longevidad o la seguridad, dijo McNulty. Se sabe que los ánodos de silicio, por ejemplo, se hinchan significativamente durante la carga, lo que reduce la longevidad de la batería.
En comparación, McNulty dijo que se afirmaba que las baterías de estado sólido mejoraban en gran medida la estabilidad del electrolito en materiales de electrodos de alto rendimiento, combatiendo los desafíos del uso de materiales de alta densidad de energía como el silicio y el litio.
Como su nombre indica, las baterías de estado sólido contienen un electrolito sólido, fabricado a partir de materiales como la cerámica. Esto las diferencia de las baterías de iones de litio convencionales, que contienen electrolito líquido.
Especialmente en Occidente, los avances en el campo de los ánodos de silicio [are] visto como una oportunidad estratégica para alcanzar a China.
Georgi Georgiev
Analista de materias primas de baterías en Fastmarkets
japon Toyota y Nissan han dicho que pretenden llevar las baterías de estado sólido a la producción en masa en los próximos años, mientras que la china SAIC Motor Corp según se informa dijo a principios de septiembre que su marca MG equiparía sus automóviles con baterías de estado sólido en los próximos 12 meses.
No obstante, los analistas siguen siendo escépticos sobre cuándo llegarán realmente al mercado las baterías de estado sólido.
¿Una oportunidad estratégica?
«Los ánodos basados en silicio prometen ser la tecnología de próxima generación en el campo de los ánodos, proporcionando una solución para una carga más rápida», dijo a CNBC por correo electrónico Georgi Georgiev, analista de materias primas de baterías de la consultora Fastmarkets.
Georgiev dijo que varios actores de la industria han estado investigando el potencial de los ánodos de silicio, desde proveedores de ánodos bien establecidos en China y Corea del Sur hasta nuevos actores como ProLogium de Taiwán y los fabricantes estadounidenses Group14 y Nanotecnologías Sila.
«Especialmente en Occidente, los avances en el ámbito de los ánodos de silicio [are] «Se considera una oportunidad estratégica para alcanzar a China, que domina las cadenas de suministro de ánodos a base de grafito y que los productores chinos de ánodos poseen el 98% del mercado mundial de ánodos para baterías», dijo Georgiev.
«Sin embargo, existen importantes desafíos técnicos para obtener ánodos 100% de silicio, como la expansión del silicio que afecta la longevidad de las baterías y actualmente existen varias rutas para producir ánodos de silicio», agregó.
Una batería de próxima generación de ánodo compuesto 100% de silicio FEV x ProLogium Technology Co. en el Salón del Automóvil de París en París, Francia, el martes 15 de octubre de 2024.
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El fabricante taiwanés de baterías ProLogium presentó la primera batería de ánodo totalmente de silicio del mundo en el Salón del Automóvil de París el mes pasado. dicho Su nuevo sistema de batería de carga rápida no sólo superó a las baterías tradicionales de iones de litio en rendimiento y eficiencia de carga, sino también en «desafíos críticos de la industria».
ProLogium, citando datos de pruebas, dijo que su batería de ánodo 100% de silicio podría cargarse del 5% al 60% en sólo 5 minutos y alcanzar el 80% en 8,5 minutos. Describió el avance como un «logro incomparable en el competitivo mercado de los vehículos eléctricos», que ayudará a reducir los tiempos de carga y ampliar la autonomía de los vehículos eléctricos.
Georgiev, de Fastmarkets, dijo que un gran interrogante sobre la comercialización de ánodos de silicio es el costo de producción y si alguno de los principales productores de ánodos de silicio «podría producir material a escala con una calidad constante y a un precio competitivo. [a] Principales requisitos de los OEM».
«En esta etapa, los ánodos de silicio se utilizan más como aditivo para los ánodos a base de grafito y en los próximos años esperamos ver un aumento de la proporción de silicio en el ánodo, pero en combinación con grafito, mientras que los ánodos 100% de silicio tardarán más tiempo en entrar al mercado masivo», añadió.
