Explicación de una nueva batería destinada a impulsar aviones de pasajeros y vehículos eléctricos

La transición a los vehículos eléctricos se está acelerando, con un aumento de la cuota de mercado y los avances tecnológicos. En la ventisca de informes y declaraciones corporativas que lo acompañan, algunos desarrollos potencialmente importantes pueden pasar sin previo aviso o explicación.

Aquí hay uno: CATL, la empresa con sede en China que es el fabricante líder mundial de baterías para vehículos eléctricos, proporcionó detalles el mes pasado sobre una batería de próxima generación que tendrá una densidad de energía de hasta 500 vatios-hora por kilogramo, que es aproximadamente el doble la densidad de energía de las baterías líderes en el mercado, una diferencia que conducirá a un mayor alcance antes de tener que recargar.

Este será un diseño de "estado semisólido", que es una de las razones por las que puede acumular tanta energía (más sobre eso en un momento).

Por lo general, cuando veo un anuncio como este, está adjunto a un cronograma que es vago o que está a varios años de distancia. Así que fue notable que un funcionario de CATL, hablando en el Auto Show de Shanghái, dijera que esta batería comenzaría la producción en masa este año.

La compañía dijo que la batería sería lo suficientemente segura y tendría suficiente densidad de energía para poder trabajar en aviones, además de automóviles y camiones eléctricos. La compañía dijo que está trabajando con socios para desarrollar aviones de pasajeros eléctricos y está "practicando estándares y pruebas de nivel de aviación de acuerdo con los requisitos de seguridad y calidad de grado de aviación".

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CATL, que significa Contemporary Amperex Technology Co. Limited, ha sido un proveedor de baterías para muchos de los fabricantes de automóviles más grandes del mundo, incluidos BMW, General Motors, Tesla y Volkswagen.

El año pasado, CATL presentó una nueva batería con una densidad de energía de hasta 255 vatios-hora por kilogramo y una capacidad de más de 600 millas de autonomía. Los primeros vehículos que usan la batería ahora están a la venta en China, pero aún no están disponibles en los Estados Unidos. Un aumento en la densidad de energía significa que una batería puede llegar más lejos con una sola carga y permite la posibilidad de usar paquetes de baterías más pequeños sin pérdida de alcance.

La compañía no ha dado una cifra de alcance para la batería de 500 vatios-hora de próxima generación, y no ha dicho qué marcas o modelos serán los primeros en usarla.

Para ayudar a comprender parte de la terminología que usa CATL, me puse en contacto con Venkat Srinivasan del Laboratorio Nacional de Argonne en el área de Chicago. Es científico de baterías y director del Argonne Collaborative Center for Energy Storage Science.

Algunas preguntas y respuestas:

"Usamos el término 'batería híbrida'", dijo Srinivasan. "Entonces, lo que significa es que tiene un sólido, pero también tiene un líquido".

El sólido o líquido es el electrolito, el material dentro de la batería a través del cual fluyen los iones de litio.

Las empresas están trabajando para desarrollar baterías que sean de estado parcialmente sólido o totalmente sólido porque los materiales permiten una mayor densidad de energía que el uso de líquidos o geles.

Este es un cambio con respecto a las baterías de iones de litio actuales, que casi todas tienen electrolitos líquidos o en gel.

Una batería de estado semisólido a menudo tendrá un electrolito sólido en su ánodo, que es el lado con carga negativa durante la descarga, y un líquido o gel en su cátodo, que es el lado con carga positiva.

QuantumScape, una startup de fabricación de baterías en San José, California, es un ejemplo destacado de una empresa que utiliza un diseño de estado semisólido, basado en presentaciones sobre su tecnología.

Pero las empresas describen los diseños de diferentes maneras. QuantumScape no usa el término "estado semisólido" para su batería, y esa taquigrafía puede ocultar algunas diferencias importantes en materiales y diseños entre compañías.

Además de ser de estado semisólido, CATL describe su nuevo producto como una "batería de materia condensada".

"No tengo idea de qué es eso", dijo Srinivasan.

Dijo que el término puede tener más que ver con la marca o el marketing que con el diseño de la batería.

"A menudo confundimos la marca con un concepto científico, ¿verdad?" él dijo. "O, a menudo, es solo una marca pura. Y eso está bien. Eso es lo que hacen las empresas".

El desarrollo de baterías con mayor densidad de energía debería dar lugar a vehículos eléctricos con mayor autonomía. Algunos de los diseños utilizan materiales que son menos costosos que en las baterías de iones de litio actuales, por lo que existe la posibilidad de que los precios de los vehículos eléctricos sean más bajos.

Pero es importante darse cuenta de que, incluso antes de que estas mejores y más baratas baterías lleguen al mercado, las ventas de vehículos eléctricos se están disparando.

Las ventas de vehículos eléctricos en EE. UU. aumentaron un 45 por ciento en el primer trimestre en comparación con el primer trimestre del año anterior, según Cox Automotive. Los vehículos eléctricos representaron el 7,2 por ciento de todos los automóviles y camionetas livianos vendidos, un récord.

"El palo de hockey está aquí", dijo Srinivasan, refiriéndose a la forma de la curva de crecimiento de las ventas de vehículos eléctricos. "Va mucho más rápido de lo que cualquiera de nosotros puede siquiera anticipar".

El ritmo de crecimiento es bueno para el clima, ya que el transporte es la principal fuente de emisiones de gases de efecto invernadero en Estados Unidos. Pero el crecimiento también se suma a la urgencia de algunas de las principales preocupaciones sobre los vehículos eléctricos.

Las empresas y los gobiernos saben que deben trabajar para construir una infraestructura de carga pública. Esto es caro y complicado.

La fabricación de baterías y vehículos eléctricos tiene efectos negativos en el medio ambiente, a través de la minería y la preocupación por los desechos que quedan al final de la vida útil de una batería. Las empresas y los gobiernos están trabajando para reducir los efectos nocivos, lo que también es costoso y complicado.

Y ese es solo el comienzo de una larga lista de desventajas de los vehículos eléctricos que deben abordarse rápidamente.

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Hace cinco años, cuando hablé con expertos sobre los puntos de inflexión en el cambio a los vehículos eléctricos, miraban hacia fines de la década de 2020 y principios de la de 2030 como cuando el impulso se volvería inconfundible e imparable.

Ahora, las acciones de los fabricantes de automóviles y los cambios de política de las mayores potencias económicas del mundo han adelantado este cronograma. ¿Cuánto cuesta? No sé. Pero está claro que estamos cerca del día en que los vehículos eléctricos sean la opción preferida para los compradores de autos nuevos, y los motores de combustión interna sigan el camino del teléfono plegable.

Otras historias sobre la transición energética para tomar nota esta semana:

La administración Biden lanza un programa de $11 mil millones para electrificar la América rural: El departamento de agricultura ha iniciado el proceso de adjudicación de alrededor de $11 mil millones en fondos de la Ley de Reducción de la Inflación para electrificar y reducir las emisiones en áreas rurales, como informa Brian Dabbs para E&E News. La administración describe esto como la mayor inversión en electrificación desde el New Deal. Estoy interesado en ver si este gasto en áreas mayoritariamente republicanas puede ayudar a reducir la división partidista en las actitudes sobre el cambio climático y la energía limpia.

El plan de la planta de energía de Biden le da a la industria tiempo y opciones para reducir la contaminación climática: Los incentivos de la Ley de Reducción de la Inflación para la energía limpia son solo una parte del panorama, y ​​la semana pasada la administración Biden ayudó a completar algunos detalles clave con la publicación de reglas para reducir las emisiones en las centrales eléctricas, como informan Marianne Lavelle y Nicholas Kusnetz para ICN. Las nuevas reglas son altamente personalizables y brindan a los propietarios de plantas de energía opciones sobre cómo reducir sus emisiones. Luego vendrán los desafíos legales, y si desea tener una idea de lo que dicen los fiscales generales republicanos sobre sus planes, Fox News tiene un resumen.

El IRS publica reglas para calificar para créditos fiscales de 'contenido nacional': El Servicio de Impuestos Internos ha emitido una guía sobre cómo define las calificaciones para los créditos fiscales de la Ley de Reducción de la Inflación que requieren que los materiales se fabriquen en los Estados Unidos, como informa Emma Penrod para Utility Dive. Una de las partes clave de la guía es que los paneles solares se consideran "productos manufacturados", lo que les permite calificar para créditos siempre que al menos el 40 por ciento de sus componentes se produzcan en los Estados Unidos. Los grupos empresariales de energía solar elogiaron la guía. El crédito fiscal de contenido nacional es parte del "pastel de capas" de incentivos acumulables sobre los que escribí la semana pasada.

En la reunión de accionistas de Tesla, Musk habla sobre Cybertruck y la economía: El CEO de Tesla, Elon Musk, se dirigió a los accionistas en la reunión anual de la compañía esta semana y Lara Kolodny de CNBC tiene un resumen. Dijo que la tan esperada Cybertruck de Tesla llegará al mercado este año y que la compañía podrá entregar entre 250.000 y 500.000 unidades del modelo una vez que haya comenzado la producción. También dijo que espera que la economía pase por una mala racha en los próximos 12 meses en los que muchas empresas quiebren, pero cree que Tesla está bien posicionada a largo plazo. En respuesta a una pregunta sobre su adquisición de Twitter por 44.000 millones de dólares, Musk dijo que fue una "distracción a corto plazo". Sí, esa es una distracción costosa y que consume mucho tiempo para el líder de una de las empresas más importantes en la transición energética.

¿Puede el mundo fabricar una batería de coche eléctrico sin China?: The New York Times analiza el dominio de China en la cadena de suministro de baterías EV en una historia de Agnes Chang y Keith Bradsher. Esta es una lectura esencial para comprender cuán atrasado está Estados Unidos y por qué la administración Biden está dedicando tanto dinero y esfuerzo para alentar a las compañías de baterías a construir fábricas en este país.

Inside Clean Energy es el boletín semanal de noticias y análisis del CIE sobre la transición energética. Envíe sugerencias y preguntas sobre noticias a [email protected].

Dan Gearino cubre el medio oeste de los Estados Unidos, parte de la Red Nacional de Informes Ambientales del CIE. Su cobertura trata sobre el aspecto empresarial de la transición hacia la energía limpia y escribe el boletín Inside Clean Energy del CIE. Llegó al ICN en 2018 después de un mandato de nueve años en The Columbus Dispatch, donde cubrió el negocio de la energía. Antes de eso, cubrió política y negocios en Iowa y New Hampshire. Creció en el condado de Warren, Iowa, justo al sur de Des Moines, y vive en Columbus, Ohio.