Inventan una nueva batería 90% más barata que la de litio

Bloomberg

Las baterías de iones de litio juegan un papel central en el mundo de la tecnología, alimentando todo, desde teléfonos inteligentes hasta automóviles inteligentes, y una de las personas que ayudó a comercializarlas dice que tiene una manera de reducir los costos de producción en masa en un 90% y mejorar significativamente su seguridad.

Hideaki Horie, anteriormente de Nissan Motor Co., fundó APB Corp. con sede en Tokio en 2018 para fabricar “baterías totalmente de polímero”, de ahí el nombre de la compañía. A principios de este año, la compañía recibió el respaldo de un grupo de empresas japonesas que incluye al contratista general Obayashi Corp., el fabricante de equipos industriales Yokogawa Electric Corp. y el fabricante de fibra de carbono Teijin Ltd.

“El problema con la fabricación de baterías de litio ahora es que se trata de fabricación de dispositivos como semiconductores”, dijo Horie en una entrevista. “Nuestro objetivo es hacer que se parezca más a la producción de acero”.

La fabricación de una celda, la unidad básica de cada batería, es un proceso complicado que requiere condiciones de sala limpia, con esclusas de aire para controlar la humedad, filtrado de aire constante y precisión exacta para evitar la contaminación de materiales altamente reactivos. La configuración puede ser tan costosa que un puñado de los mejores jugadores como LG Chem Ltd. de Corea del Sur, CATL de China y Panasonic Corp. de Japón gastan miles de millones de dólares para construir una fábrica adecuada.

La innovación de Horie es reemplazar los componentes básicos de la batería (electrodos revestidos de metal y electrolitos líquidos) con una construcción de resina. Él dice que este enfoque simplifica y acelera drásticamente la fabricación, lo que lo hace tan fácil como “tostar con mantequilla”. Permite hojas de batería de 10 metros de largo que se pueden apilar unas encima de otras “como cojines de asiento” para aumentar la capacidad, dijo. Es importante destacar que las baterías a base de resina también son resistentes al fuego cuando se pinchan.

En marzo, APB recaudó 8 mil millones de yenes (US$ 74 millones), lo cual es pequeño para los estándares de la industria en general, pero será suficiente para equipar completamente una fábrica para la producción en masa programada para comenzar el próximo año. Horie estima que los fondos llevarán su planta en el centro de Japón a una capacidad de 1 gigavatio-hora para 2023.

MOTOR DE TELÉFONOS INTELIGENTES

Las baterías de iones de litio han recorrido un largo camino desde que se comercializaron por primera vez hace casi tres décadas. Duran más, tienen más potencia y cuestan un 85% menos que hace 10 años, y funcionan como el caballo de batalla silencioso que impulsa el crecimiento de los teléfonos inteligentes y las tabletas con componentes internos cada vez más potentes. Pero la seguridad sigue siendo un problema y las baterías han sido la causa de los incendios en todo, desde Tesla Inc. coches a Boeing Co. aviones Dreamliner y de Samsung Electronics Co. teléfonos inteligentes .

“Solo desde el punto de vista de la física, la batería de iones de litio es el mejor calentador que la humanidad haya creado”, dijo Horie.

En una batería tradicional, un pinchazo puede crear una sobretensión que mide cientos de amperios, varias veces la corriente de electricidad suministrada a un hogar promedio. Las temperaturas pueden disparar hasta 700 grados centígrados. La batería de APB evita tales condiciones catastróficas mediante el uso del llamado diseño bipolar , eliminando los cuellos de botella de energía actuales y permitiendo que toda la superficie de la batería absorba las sobretensiones.

“Debido a los muchos incidentes, la seguridad ha estado en la mente de la industria”, dijo Mitalee Gupta, analista senior de almacenamiento de energía en Wood Mackenzie. “Esto podría ser un gran avance tanto para el almacenamiento como para las aplicaciones de vehículos eléctricos, siempre que la empresa pueda escalar con bastante rapidez”.

Pero la tecnología no está exenta de defectos. Los polímeros no son tan conductores como el metal y esto podría afectar significativamente la capacidad de carga de la batería, según Menahem Anderman, presidente de Total Battery Consulting Inc., con sede en California . Una desventaja del diseño bipolar es que las células están conectadas una detrás de otra serie, haciendo difícil el control de los individuales, dijo Anderman. También cuestionó si el ahorro de costos será suficiente para competir con los titulares.

“El capital no está matando el costo de una batería de iones de litio”, dijo Anderman. “El ion de litio con electrolito líquido seguirá siendo la aplicación principal durante otros 15 años o más. No es perfecto y no es barato, pero más allá del ion de litio hay un mejor ion de litio ”.

Horie reconoce que APB no puede competir con gigantes de la batería que ya se están beneficiando de economías de escala después de invertir miles de millones. En lugar de apuntar al “océano rojo” del sector automotriz, APB se enfocará primero en las baterías estacionarias usadas en edificios, oficinas y plantas de energía.

Ese mercado tendrá un valor de US$ 100 mil millones para 2025 en todo el mundo, más de cinco veces su tamaño el año pasado, según las estimaciones de Wood Mackenzie. Es probable que solo EE. UU., Que junto con China sea la principal fuente de una mayor demanda de almacenamiento de energía, experimente un aumento de 10 veces a US$ 7 mil millones en el período.

Horie, de 63 años, comenzó con las baterías de iones de litio desde el principio. En febrero de 1990, al principio de su carrera en Nissan, comenzó la investigación naciente del fabricante de automóviles en vehículos eléctricos e híbridos. Unas semanas más tarde, Sony Corp. sorprendió a la industria, que estaba apostando por la tecnología de níquel-hidruro, al anunciar planes para comercializar una alternativa de iones de litio. Horie dice que inmediatamente vio la promesa y presionó para que las dos compañías combinaran los esfuerzos de investigación ese mismo año.

Sin embargo, en 2000, Nissan estaba renunciando a su negocio de baterías, ya que Renault SA lo había rescatado. Horie tuvo una oportunidad de convencer a su nuevo jefe, Carlos Ghosn, de que los vehículos eléctricos valían la pena. Después de una presentación de 28 minutos, un Ghosn visiblemente emocionado proclamó que el trabajo de Horie era una inversión importante y dio luz verde al proyecto. El Leaf de Nissan se convertiría en el EV más vendido durante una década.

A Horie se le ocurrió la idea de la batería totalmente de polímero mientras todavía estaba en Nissan, pero no pudo obtener el respaldo institucional para hacerlo realidad. En 2012, mientras realizaba un período de enseñanza en la Universidad de Tokio, Sanyo Chemical Industries Ltd. se le acercó, conocido por sus materiales superabsorbentes utilizados en pañales. Juntos, los dos desarrollaron la primera batería del mundo utilizando un polímero de gel conductor. En 2018, Horie fundó APB y Sanyo Chemical se convirtió en uno de sus primeros inversores.

APB ya ha alineado a su primer cliente, una gran compañía japonesa cuyo nicho y productos de alto valor agregado se venden principalmente en el extranjero, dijo Horie. Se negó a dar más detalles y dijo que APB planea hacer el anuncio tan pronto como agosto.

“Esta será la prueba de que nuestras baterías pueden ser producidas en masa”, dijo Horie. “Los fabricantes de baterías se han convertido en ensambladores. Estamos volviendo a poner la química en el papel principal”.


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