Los avances en la tecnología de baterías son críticos para continuar el crecimiento en el mercado del almacenamiento de energía, y los analistas de la industria energética dicen que esos avances también son necesarios para avanzar en la movilidad eléctrica y combatir el cambio climático. El sector del transporte representa la mayor parte de las emisiones de gases de efecto invernadero de los Estados Unidos, justo por delante de la generación de energía, según la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos., Las baterías de iones de litio han sido el producto elegido por los fabricantes de vehículos eléctricos (EV), y varios grupos están trabajando para mejorar la tecnología de baterías actual, junto con el desarrollo de Nuevas Fuentes de baterías de bajo costo y carga rápida. Eso incluye la Oficina de Tecnologías de vehículos (VTO), parte del Departamento de energía de los Estados Unidos (DOE) en la Oficina de eficiencia energética & energía renovable. El VTO coordina actividades con el U. S. Advanced Battery Consortium (USABC); el USABC anunció en julio la adjudicación de a $2.,4 millones de contrato con el Instituto Politécnico de Worcester en Worcester, Massachusetts, para dirigir un programa para desarrollar baterías de bajo costo y carga rápida para aplicaciones de vehículos eléctricos.
«El mercado del litio está en su infancia. Va a explotar al alza», dijo a POWER Andrew Bowering, fundador, director y oficial financiero de American Lithium. «Simplemente escuche a Elon Musk hablar hoy sobre la cantidad de almacenamiento y generación de energía necesaria para electrificar la flota de transporte global. La red, y la energía estacionaria, es otra empresa masiva en sí., El litio va a ser el componente principal de la flota eléctrica global. Eso es porque es ligero, pequeño, y arroja su electrón exterior fácilmente. Nada reemplaza al litio en nuestra vida donde se requiere movilidad.»
1. Tesla está buscando mejoras en la tecnología de baterías para vehículos eléctricos (EVs) con el fin de reducir el costo de los vehículos eléctricos de la firma de la compañía. Cortesía: Tesla
Musk ha invertido dinero en tecnología de baterías (Figura 1), con el objetivo de reducir el costo de los vehículos eléctricos de su compañía., Musk, hablando en el «día de la batería» de Tesla en septiembre. 22, dijo que una nueva generación de baterías EV será más potente, durará más tiempo y será la mitad de caro que las células Actuales de la compañía. Musk dijo que las células cilíndricas nuevas y más grandes de su compañía proporcionarán cinco veces más energía, seis veces más potencia y un 16% más de autonomía, aunque dijo que la producción completa está a unos tres años.
«no Tenemos un coche asequible. Eso es algo que tendremos en el futuro. Pero tenemos que reducir el costo de las baterías», dijo Musk., Los investigadores de la industria de los vehículos eléctricos han dicho que la paridad de precios, o el punto en el que los vehículos eléctricos son iguales en valor a los vehículos de combustión interna, se alcanza cuando los paquetes de baterías cuestan $100/kWh. La consultora de vehículos eléctricos Cairn Energy Research Advisors dijo que los paquetes de baterías de Tesla costaron $156/kWh el año pasado.
«Las nuevas configuraciones de baterías de Tesla y otras se basarán en iones de litio en los próximos años», dijo Bowering. «Los avances en las configuraciones de la batería afectarán la capacidad, la vida útil, la confiabilidad y, en última instancia, el costo., Estas mejoras impulsarán aún más la inversión en vehículos eléctricos y electrificación.»
Con ese fin, Musk en Battery Day dijo que Tesla fabricaría celdas de batería en su planta en Brandeburgo, Alemania, lo que Musk llama las instalaciones de Tesla en Berlín, aunque la planta está a 30 millas de Berlín. «Sí, fabricaremos células en Berlín. Sí», dijo Musk el día de la batería., Sin embargo, los analistas señalaron que la actual solicitud de permiso de Tesla para operar la instalación no incluye la fabricación de células, y esos analistas también dijeron que el gobierno alemán probablemente querría revisar esos planes.
Se espera una decisión final sobre el permiso revisado de Tesla para la planta, donde Tesla quiere producir 500.000 vehículos eléctricos al año, en diciembre., Musk dijo que las mejoras en las baterías requerirían más avances técnicos, aunque ha ofrecido que las reducciones en el costo de las baterías (impulsadas por mejoras en la producción) permitirían a su compañía comercializar un EV de $25,000, lo que ha dicho es importante para alcanzar su objetivo de ventas anuales de 20 millones de vehículos. El precio es de 1 10,000 a 1 15,000 por debajo del precio promedio actual del modelo Tesla más barato, el modelo 3. El cronograma actual para la fabricación en la planta de Brandeburgo requiere que los primeros vehículos salgan de la línea de montaje en julio de 2021. Tesla en Sept., 24 dijo que tendría que iniciar un nuevo proceso de aprobación para la producción de baterías, y a principios de octubre no se ha hecho público ningún cronograma para esta solicitud.
Musk discutió un proceso de recubrimiento en seco en sus comentarios de septiembre. Este proceso, desarrollado por investigadores del Fraunhofer Institute for material and Beam Technology IWS de Alemania, recubre los electrodos con una película seca en lugar de productos químicos líquidos. El proceso ahorra energía y elimina disolventes tóxicos., Maxwell Technologies, una compañía con sede en San Diego, California, adquirida por Tesla a principios de 2019 por $200 millones, está trabajando en una tecnología de electrodo seco. Maxwell dijo el año pasado que su electrodo permite una densidad de energía de más de 300 Wh/kg en las células de demostración actuales, y la compañía ha dicho que ve un camino a más de 500 Wh/kg. Esos niveles serían una gran mejora sobre las celdas de batería Actuales de Tesla, permitiendo un mayor alcance. Maxwell dijo el año pasado que su tecnología resultaría en una reducción de costos del 10% al 20% en comparación con los electrodos húmedos de última generación, mientras que potencialmente duplicaría la vida útil de la batería., Tesla, junto con su socio Panasonic, espera ahorrar dinero, tiempo y espacio de fábrica utilizando la tecnología de su filial.
parte del ahorro de costos de Tesla provendría de la producción de litio en un sitio en Nevada cerca de la llamada Gigafactory de la compañía. Musk dijo a los accionistas de la compañía El Día de la batería que Tesla ha asegurado los derechos de 10,000 acres en Nevada, donde produciría litio a partir de depósitos de arcilla utilizando un proceso desarrollado por la compañía. Si tuviera éxito, Tesla sería la primera compañía en el mundo en producir comercialmente litio a partir de arcilla.,
El litio hasta la fecha se ha producido a partir de salmuera, que se encuentra principalmente en América del Sur, o de roca dura de espodumeno, que se encuentra generalmente en Australia. Nevada tiene varios proyectos de arcilla de litio en desarrollo, incluido el proyecto Thacker Pass de Lithium Americas Corp. (LAC), que ha estado buscando la aprobación de permisos federales durante más de una década. LAC también está desarrollando el proyecto Cauchari-Olaroz en Jujuy, Argentina. Otro proyecto de desarrollo de Nevada es supervisado por ioneer Ltd. LAC ha dicho que puede extraer litio de la arcilla a través de un proceso que implica la lixiviación ácida., Tesla dijo que su proceso no involucrará ácido.
«Tesla respaldó las piedras de arcilla de litio», dijo Bowering. «Los ingenieros de Tesla han estado por todo el planeta durante años buscando fuentes de litio. Ahora están haciendo una apuesta en Nevada has tiene varios depósitos sedimentarios de litio que son el futuro de la minería de litio y en un entorno favorable a la minería. Nevada se encuentra en la cima de una importante caldera de súper volcanes que poblaron los sedimentos con concentraciones minables de litio como en ninguna otra parte del país.,»
Tesla dijo que su plan en Nevada consiste en mezclar arcilla con sal de mesa y luego agregar agua. La compañía dijo que el proceso causa una reacción en la que la sal se filtra con litio, y el litio luego se extrae. La arcilla sobrante se pondría de nuevo en el suelo para mitigar el daño ambiental, al igual que la práctica actual de la industria minera de devolver la roca a la tierra después de que se extraen los minerales.,
«es una forma muy sostenible de obtener litio», dijo Musk, quien no dijo dónde en Nevada la compañía había obtenido los derechos de litio o si el desarrollo ha comenzado. Bowering dijo que las continuas relaciones tensas entre Estados Unidos y China, que domina el suministro global de litio y la fabricación de baterías, significa que Estados Unidos debe desarrollar sus propias reservas de litio y aumentar su producción de baterías para satisfacer la demanda.
«Las relaciones entre China y Estados Unidos impulsarán una mayor inversión y desarrollo en el país., producción de litio, fabricación de cátodos y producción de baterías», dijo Bowering. «Estados Unidos produce actualmente el 2% de su litio requerido. A medida que aumenta la demanda, se requiere una fuente interna. Bowering dijo: «Estados Unidos necesita tener una producción nacional de baterías de iones de litio, o se volverá tan dependiente de esta nueva fuente de energía como una vez lo fue del petróleo extranjero.»
—Darrell Proctor es editor asociado de POWER (@POWERmagazine).