La carrera mundial hacia la producción masiva de LIB: cómo se posiciona la industria para conseguir baterías baratas, sostenibles y de alto rendimiento
¿Europa camino de la autosuficiencia?
Una nueva hoja de ruta de las baterías de iones de litio del Fraunhofer ISI se centra en las actividades de escalado de la industria de baterías hasta 2030 y considera las opciones tecnológicas, enfoques y soluciones en las áreas de materiales, celdas, producción, sistemas y reciclaje. El estudio examina tres tendencias en particular: La producción de baterías de rendimiento optimizado, bajo coste y sostenibles.
El mercado de las baterías de iones de litio sigue creciendo en todo el mundo: En 2023, las ventas podrían superar por primera vez la marca de 1 TWh. Para 2030, se espera que la demanda se triplique con creces hasta superar los 3 TWh, lo que tiene muchas implicaciones para la industria, pero también para el desarrollo tecnológico y los requisitos de las baterías. Por ejemplo, los recientes requisitos normativos exigen la sostenibilidad de las baterías. El uso masivo de las baterías de litio en los vehículos eléctricos ha hecho que el precio de las baterías pase a un primer plano y que factores más técnicos, como la densidad energética y la autonomía, pasen a un segundo plano.
En este contexto, una nueva hoja de ruta de Fraunhofer ISI se centra en las "Perspectivas de industrialización hacia 2030" y sus análisis se basan, en particular, en las hojas de ruta de la industria y otros anuncios relativos a la producción o el uso de tecnologías específicas. La hoja de ruta se realizó en el marco del "proyecto BEMA II", financiado por el Ministerio Federal de Educación e Investigación (BMBF).
Baterías de alta energía y carga rápida
Los resultados del estudio sobre la primera tendencia hacia baterías de rendimiento optimizado muestran que en los próximos años existen ambiciosos objetivos de desarrollo para aumentar significativamente los parámetros de densidad energética y capacidad de carga rápida en particular. En el caso de algunos vehículos emblemáticos, las velocidades de carga se acelerarán hasta 4C y, por tanto, se situarán entre 10 y 20 minutos. Para alcanzar estos objetivos, la industria está recurriendo a cátodos de alto contenido en níquel, ánodos de silicio y nuevos diseños de células y paquetes que modifican los requisitos de espacio, el acoplamiento térmico y las características de seguridad. A nivel de sistema, por ejemplo, la tecnología de 800 V ofrece una nueva forma de mejorar el rendimiento de las baterías.
Objetivo: Reducción de costes
Una segunda tendencia importante, y quizá la más importante, es la reducción de los costes de las baterías. La hoja de ruta muestra que el objetivo de coste de las baterías sigue estando muy por debajo de los 100 euros/kWh, lo que podría suponer una reducción de entre el 30 y el 50% respecto a los costes actuales. La industria quiere conseguirlo utilizando materiales sin cobalto ni níquel, estandarizando las celdas e integrándolas directamente en el paquete de baterías. Los nuevos procesos de fabricación también podrían contribuir a reducir los costes, tanto aprovechando los costes de energía y equipos como normalizando la propia fábrica. El bajo coste de las baterías también podría lograrse localizando las fábricas en lugares de producción más ventajosos.
Hacia baterías sostenibles
La tercera tendencia, la producción de baterías sostenibles, está ganando impulso gracias a la Directiva de baterías de la UE, pero también por un número cada vez mayor de fabricantes de automóviles. En concreto, la sostenibilidad puede afectar a muchos factores, desde la extracción de materias primas hasta los escenarios de producción y uso. En los próximos años, es probable que los avances industriales se centren en las tecnologías de celdas y de producción, algunas de las cuales incluso combinan la sostenibilidad, por ejemplo, una baja huella deCO2 con un bajo coste. Entre ellas figuran los cátodos a base de hierro y manganeso, el procesamiento de electrodos a base de agua o en seco, y el uso del reciclado para recuperar materiales al final de la vida útil de la pila. El lugar de producción también desempeña un papel importante en la sostenibilidad, influido por factores como la combinación de energías disponibles y la distancia a los centros de producción anteriores y posteriores.
Baterías con perfiles y casos de uso claros
Las tres tendencias clave presentadas en el estudio pueden ser contradictorias: un alto rendimiento es a veces caro y la alta prioridad de una baja huella medioambiental puede limitar el uso de algunas tecnologías, por ejemplo. En consecuencia, la industria necesita diversificarse y producir baterías con perfiles y casos de uso claros. Los fabricantes de pilas, los OEM de automoción, las start-ups y sus empresas conjuntas pretenden construir más de 10 TWh de capacidad anual de producción de pilas para 2028. Si se tienen en cuenta las probabilidades de implantación y los retrasos típicos, hasta 5 TWh parecen más realistas. En cuanto a la producción de materiales activos anódicos y catódicos, se han anunciado unos 3 TWh para 2028, lo que se aproxima más a la demanda prevista de baterías de los mercados de aplicación, de 2 a 3,5 TWh. Aún no está claro cómo evolucionará la capacidad de reciclado de baterías. Todos los anuncios realizados en los últimos años muestran, por tanto, un panorama asimétrico a lo largo de la cadena de valor de las baterías de litio, en la que la atención se ha centrado durante mucho tiempo en la producción de células. La industria aún tiene que ponerse al día en el área de materiales y componentes.
¿Europa hacia la autosuficiencia?
El Dr. Christoph Neef, coordinador científico del estudio, ve a Europa en el buen camino para convertirse en un actor importante en la producción mundial de pilas: "En Europa hay planes para construir capacidades de producción de pilas de 1,7 TWh debido al aumento de la producción de vehículos eléctricos. Alrededor de 1 TWh parece ser una cifra realista tras los ajustes por la probabilidad de implantación y los retrasos. Las cifras de Europa confirman, por tanto, la tendencia mundial a centrarse en proyectos e inversiones en la producción de células. El objetivo de situar el 30% de la producción mundial de células en suelo europeo podría alcanzarse".
Sin embargo, Christoph Neef añade que es probable que Europa siga siendo débil en la producción de materiales para ánodos y tenga que recurrir a las importaciones. También siguen existiendo otras lagunas, por ejemplo, en componentes pasivos de las células o en la tecnología clave del fosfato de hierro y litio, importantísima para las baterías de bajo coste. Hasta ahora, sigue sin estar clara la ampliación de las capacidades de producción y la cuestión de qué fabricantes podrían cubrir esta tecnología en la producción de células. Del mismo modo, ningún fabricante de materiales se ha comprometido aún a crear una capacidad significativa para los materiales de silicio, considerados la próxima generación de la tecnología LIB. Para superar estos retos, las inversiones y unas buenas condiciones de inversión, pero también unos costes energéticos bajos y unos trabajadores cualificados, desempeñan un papel importante. La agilización de los procesos burocráticos y la reducción de los procedimientos lentos, así como la mejora de las subvenciones públicas y los mecanismos de financiación, podrían contribuir a atraer a más agentes industriales y garantizar la igualdad de condiciones con los países no europeos.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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