Investigación de mercado de baterías de iones de litio

Investigación de Mercado de Litio SIS

Resumen ejecutivo

Se está produciendo un cambio inevitable a medida que la industria automotriz pasa de los vehículos tradicionales propulsados por gasolina a modos de transporte más eficientes en el consumo de combustible y ambientalmente responsables. En la actualidad, los vehículos híbridos y los vehículos eléctricos están incursionando en el mercado global, pero el avance es lento y los obstáculos numerosos. Hasta el momento, estos vehículos no han generado muchas ganancias para sus fabricantes, pero a medida que la tecnología de las baterías mejore, esto seguramente cambiará. La pregunta es ¿cuánto tiempo llevará?

Las baterías de iones de litio han experimentado un mayor uso en los últimos años. Se espera que el mercado de baterías supere los $33 mil millones para 2019 y $26 mil millones para 2023. En los próximos años se debería ver una proliferación de baterías tipo bolsa, con empresas como LG Chem desarrollando materiales de embalaje que puedan soportar altas temperaturas, y se prevé que entregará una densidad de potencia de 400 kWh en un futuro próximo. Si bien se están desarrollando fuentes de combustible completamente nuevas, los iones de litio seguirán siendo la tecnología preferida en los próximos cinco a diez años. Los costos de fabricación también seguirán cayendo hasta 30% en ese período. Lo más probable es que las innovaciones actuales se adopten en 2020, pero no se esperan avances mayores hasta después de 2025.

El éxito de Tesla y el anuncio de una nueva GigaFactory en Nevada han generado mucho entusiasmo en la industria. La producción en masa de baterías podría permitir mayores reducciones de costes y una mejora acelerada de la autonomía de los vehículos híbridos y eléctricos. La ansiedad por la autonomía sigue siendo un problema importante para los fabricantes, ya que los propietarios potenciales se ven disuadidos de comprar por el temor de no poder viajar mucho entre las cargas del vehículo y de no tener muchas instalaciones para cargar que estén convenientemente disponibles.

Las baterías de celdas cilíndricas de Tesla, fabricadas por Audi y Porsche, aumentarán en producción ya que el desarrollo cilíndrico parece bastante prometedor. Además, la producción de cátodos NTA también aumentará, ya que se ha demostrado que tienen una mayor densidad y su capacidad sigue aumentando. Lo más probable es que los ánodos de silicio dominen el mercado en el futuro a medida que aumente su popularidad.

La tecnología de pilas de combustible de hidrógeno está avanzando rápidamente, pero no se espera que tenga un fuerte impacto en el mercado hasta después de 2020. Mientras tanto, las baterías de iones de litio seguirán proliferando. A medida que lo hagan, se espera que su capacidad mejore a un ritmo de 5% por año mientras su potencia y densidad energética continúan avanzando. Se están investigando y desarrollando fuentes de baterías mejores y más eficientes en toda la industria, pero no se implementarán hasta dentro de al menos 5 a 7 años.

El reciente colapso de los precios mundiales del petróleo ha sido particularmente perjudicial para el avance de los híbridos y los vehículos eléctricos en el mercado. Como los conductores se preocupan menos por el costo de la gasolina (especialmente en Estados Unidos), están más inclinados a comprar vehículos tradicionales propulsados por gasolina. La mayoría cree que los precios del petróleo seguramente volverán a subir, lo que hará que los conductores consideren los híbridos/VE una vez más. Mientras tanto, los fabricantes de automóviles observan ansiosamente la evolución de los precios del petróleo para ver qué sucederá y los desarrolladores de baterías siguen trabajando, facilitando los avances que estarán disponibles cuando sean necesarios.

Otro obstáculo grave que se interpone en el camino de las ventas de híbridos/VE es la falta de una infraestructura importante para las estaciones de carga. En la actualidad, son pocos y espaciados, concentrados principalmente en las costas, y los conductores desconfían de comprar un vehículo eléctrico que no pueden encender cómodamente cuando quieren. Por supuesto, esto irá cambiando gradualmente por necesidad. La pregunta es, ¿a qué velocidad? La llegada de la carga inalámbrica también ayudará a agilizar los tiempos de carga y facilitará a los conductores la toma de decisiones ecológicas con respecto a la compra de vehículos. En última instancia, la demanda de vehículos híbridos y eléctricos aumentará, sobre todo en Europa y China. A medida que aumenta la demanda, también lo hará la demanda de baterías de iones de litio.

No hace mucho, muchos predijeron que los complementos representarían 30% del mercado para 2020, pero los bajos precios del petróleo han reducido esas expectativas. Hoy en día, se centra mucho interés en quién tomará la iniciativa en la producción y el desarrollo de baterías a gran escala y en dónde se centrará geográficamente la fabricación. China parece un buen candidato para liderar el “paquete de baterías”, ya que muchas ubicaciones potenciales en Estados Unidos se ven obstaculizadas por regulaciones ambientales más estrictas con respecto a los metales tóxicos. Corea y Japón también muestran promesas competitivas y seguramente surgirán como actores importantes. 2025 parece más realista como fecha objetivo para cualquier avance significativo de los híbridos/VE en el mercado internacional.

Más cerca de 2030 habrá más oportunidades para el desarrollo de nuevos productos, incluido el litio-aire. Los costos de la batería seguirán siendo los mismos, pero la densidad de energía se duplicará y la potencia no cambiará. El polímero de litio es muy prometedor, pero no a menos que se pueda perfeccionar el ánodo de metal de litio. Existen peligros de incendio asociados con la tecnología que deben resolverse.

Se vislumbran avances interesantes en el horizonte, pero todavía están en el ámbito de la I+D. La tecnología de pilas de combustible de hidrógeno es quizás la más cercana a su realización, ya que ya existe alguna aplicación práctica. Más adelante, tecnologías sofisticadas como los nanotubos de grafeno/carbono, aluminio-aire, zinc-aire y muchas otras son ideas potencialmente viables que están en desarrollo.

La nueva empresa SAKTI3 en Michigan está desarrollando una batería que, según afirman, duplicará la densidad de energía de los iones de litio a una quinta parte del costo. ¿Podría ser esta la tecnología que ofrezca a los clientes el precio y la autonomía que necesitan para cambiarse a un coche ecológico? Sakti3 ha acumulado $30M en financiación para investigación de patrocinadores como industriales japoneses, Itochu, Khosla Ventures, General Motors y el estado de Michigan.

Otro aspecto prometedor de la tecnología de baterías de iones de litio es la reutilización de fin de vida útil (EOL). Una vez que hayan cumplido su propósito inicial de alimentar un vehículo híbrido o puramente eléctrico, las baterías de iones de litio aún se pueden usar para otros fines, como proporcionar energía a hospitales, edificios y aplicaciones de red. En la segunda vida de una batería, se puede utilizar durante otros diez años y luego se puede reciclar. Después de eso, una porción podría cosecharse para otros usos. Con ese fin, algunos esperan que los gobiernos exijan disposiciones de segunda vida para extender la vida útil de las baterías de iones de litio.

Los principales impulsores del desarrollo de la batería de iones de litio a medida que avanzamos hacia 2020 son los incentivos gubernamentales para ayudar a que la industria de los vehículos eléctricos y los vehículos eléctricos crezcan, y las presiones medioambientales de Oriente Medio, Europa, Estados Unidos y Asia. Más allá de eso, el crecimiento provendrá de los compradores de la Generación Y interesados en poseer automóviles ecológicos. Las aplicaciones convencionales, como aligerar el peso y aumentar la eficiencia de los motores de gasolina, los motores diésel y las transmisiones, pueden contribuir a cumplir los requisitos de economía de combustible, pero no lo suficiente para cumplir con las regulaciones gubernamentales para 2020.

Cualesquiera que sean los obstáculos que se interpongan en el camino del desarrollo de vehículos híbridos/EV, con toda seguridad se superarán, ya que el futuro exigirá vehículos más eficientes energéticamente y ambientalmente responsables. La búsqueda mundial de la mejor batería posible está en curso y están a punto de producirse avances espectaculares. Se están produciendo avances rápidamente a medida que los brillantes diseñadores de baterías compiten para satisfacer las demandas de un mercado automotriz en rápida evolución.

Investigación de mercado de baterías

Introducción

Aunque el vehículo híbrido y el vehículo totalmente eléctrico aún no se han vuelto verdaderamente comunes en las carreteras del mundo, se está produciendo un cambio inevitable a medida que pasamos de los vehículos tradicionales propulsados por gasolina a modos de transporte más eficientes en el consumo de combustible y ambientalmente responsables. A medida que se produce este cambio, viene con él la innovación y el rápido cambio impulsado por la necesidad de encontrar tecnologías aplicables para facilitar una transformación tan dramática.

Durante años, la batería de plomo fue la fuente de energía para nuestros vehículos y dispositivos que necesitaban fuentes de alimentación autónomas. Hoy vemos la llegada de la batería de iones de litio. Impulsado por una fuente de materia prima fácilmente disponible, el metal más liviano conocido por el hombre, el litio ha revolucionado el negocio de las baterías y no muestra signos de desaceleración en los próximos años.

Se espera que el mercado de baterías de iones de litio continúe brindando oportunidades de crecimiento confiables hasta al menos 2020. Los usuarios finales que impulsan dicho crecimiento son los fabricantes de automóviles, los fabricantes de bienes industriales, los proveedores de dispositivos de consumo, la red y el segmento de almacenamiento de energía renovable. El paso a los vehículos híbridos y eléctricos sólo ha servido para acelerar la llegada del desarrollo de baterías de iones de litio. Trabajando constantemente para mejorar la tecnología existente, los fabricantes se esfuerzan por fabricar baterías que sean más livianas y eficientes, y que puedan llevar a los vehículos más lejos entre cargas. Constantemente se producen avances que prometen un futuro lleno de baterías que realmente cumplen con las necesidades de las empresas, los consumidores y el medio ambiente.

Más allá del transporte, existen mercados lucrativos para los iones de litio en muchas otras áreas. Los más notables son la industria de la salud, los fabricantes del mundo y las aplicaciones militares. Más allá de eso, es un planeta que funciona con baterías y necesita energía para mantenerse en movimiento y girando hacia el futuro.

Navegar por este mercado en constante cambio de desarrollo de baterías es complicado, pero los inversores y los actores emergentes saben que la luz verde está encendida y están avanzando audazmente para reclamar una parte de la acción, viendo un mercado regulado listo para fuentes de energía verdes y mayor combustible. eficiencia. A quienes mejor navegan por las complejidades que rodean este mercado les aguardan las ganancias y el éxito.

El avance de las baterías de iones de litio continuará a medida que el aumento de la inversión en investigación y desarrollo respalde un mejor rendimiento de la batería y precios más bajos para los consumidores. Desde un punto de vista competitivo, el mercado está segmentado con proveedores como integradores de baterías y fabricantes de células. Sin embargo, es probable que la consolidación continúe, ya que los intereses más pequeños probablemente no sobrevivirán a la gran inversión de capital necesaria para cubrir los gastos de I+D y la tendencia a la baja de los precios. Se espera que la demanda del mercado de baterías de iones de litio sea más importante en América del Norte y la región de Asia y el Pacífico. Los países europeos también buscarán fuentes de energía alternativas similares. A continuación se muestra un desglose del porcentaje previsto de participación de mercado global para el uso de baterías de iones de litio previsto para el año 2020 por Frost and Sullivan:

La TI, la atención sanitaria y las telecomunicaciones serán sectores que generarán una mayor demanda de productos basados en iones de litio. Estas, combinadas con intereses de consumidores, redes, automóviles y energías renovables, bien pueden llevar a una situación en la que la demanda supere la oferta.

Litio: el metal más ligero

Litio: el metal más ligeroEl litio en su forma más auténtica es un elemento químico volátil. Es inflamable y puede explotar cuando se expone a altas temperaturas. Se extrae de rocas ígneas como la espodumena y, más comúnmente, de sales de cloruro de litio en charcos de salmuera. Bolivia y Chile son los principales países de origen, aunque las preocupaciones políticas y económicas a menudo intervienen para complicar la extracción allí. Australia, Argentina, China y Estados Unidos también tienen suministros de litio disponibles.

Se cree que en el desierto de Atacama de Chile hay 28,4 millones de toneladas de litio recuperable, suficiente para aproximadamente 1.580 millones de PHEV o 400 millones de vehículos eléctricos. Además, es reciclable y tiene usos en el futuro para otras aplicaciones. Hasta que aparezca algo mejor, el litio es la moda de hoy y del futuro previsible.

Los pronósticos de la industria pintan un panorama brillante para la fabricación y venta de baterías de iones de litio. De hecho, estos tiempos de auge literal existen en todos los sectores, incluidos los vehículos eléctricos, el almacenamiento de energía y la electrónica de consumo. El núcleo de este crecimiento es la innovación. A nivel mundial, se estima que el mercado mundial de baterías de iones de litio para automóviles generará $9.6 mil millones en negocios para 2015. Se prevé que alcance $33.1 mil millones para 2019, con una tasa de crecimiento anual de 14,4% en los próximos siete años. Para 2023, los ingresos mundiales procedentes de las baterías de iones de litio alcanzarán los $26.100 millones. La probada fiabilidad de las baterías de iones de litio ha permitido que así sea.

A medida que prolifera la innovación y se expande el mercado, el coste de las baterías de iones de litio para vehículos eléctricos sigue disminuyendo rápidamente. Se estima que se reducirán a $100/kWh para el año 2025. Existe cierto escepticismo. Lux Research anticipa $400/kWhr para 2020. Otras fuentes citan un punto de referencia de $150 como un precio que hará que los vehículos eléctricos de batería sean viables para el público.

El crecimiento persistente pero medido del mercado de baterías de iones de litio ha dificultado las cosas para algunos fabricantes de baterías. En el camino ha habido quiebras o cierres de empresas a medida que empresas más grandes y establecidas aguantan y esperan a que el mercado de transmisiones de vehículos eléctricos prolifere en todo el mundo. Entre los líderes se encuentran Johnson Controls, AESC y LG Chemical. Mientras tanto, las investigaciones apuntan a saltos asombrosos en la capacidad de las baterías en los próximos años y a un aumento constante de las ventas de vehículos híbridos y eléctricos en nuestras carreteras, en el aire y en el mar, generando ventas de más de $533 mil millones para 2025.

Investigación de mercado de baterías de litio

Tecnologías emergentes

En la actualidad, los automóviles híbridos están ganando una posición decente en el mercado y se espera que los eléctricos puros sigan su ejemplo en la próxima media década a medida que se resuelvan los problemas técnicos y los costos se vuelvan más agradables para los consumidores. Hasta ahora, Toyota y Tesla se han posicionado bien, y algunos otros no están muy atrás en el espejo retrovisor. Algunos colaborarán para mejorar sus posibilidades. Están en juego miles de millones para los supervivientes y un posible olvido para los perdedores. Mientras tanto, la tecnología sigue avanzando, pensando más allá de los iones de litio, ya que nada permanece estático. A continuación presentamos un vistazo a algunas tecnologías emergentes: su potencial y sus dificultades.

Baterías de litio-aire — IBM ha estado trabajando en baterías de litio-aire desde 2009. Li-aire proporciona una densidad de energía mejorada al alterar la química de la batería, creando una reacción resultante que extrae oxígeno de la atmósfera y posteriormente produce oxígeno durante la recarga. Los pronosticadores ven la tecnología como reveladora e imaginan un día en que los automóviles podrían recorrer miles de kilómetros sin necesidad de carga. Sin embargo, faltan al menos entre 5 y 15 años para su implementación.

Baterías de carbono de dueloPoder Japón Plus — Existen limitaciones para los iones de litio. El tiempo de carga es demasiado largo. No son particularmente "densos en energía". Son potencialmente volátiles (calor, incendios y explosiones). También pierden energía después de cargarse repetidamente. La tecnología de doble carbono sustituye los terminales de óxido de litio por carbono simple. No se calientan tanto y supuestamente se cargan hasta 20 veces más rápido. El carbono se obtiene fácilmente y también se reduce la degradación con el tiempo.

Ultracondensadores de grafenoTesla muestra interés — En este caso, en lugar de baterías se utilizan placas cargadas separadas por resistencias. Luego, la electricidad queda retenida en un campo electrostático para ser descargada posteriormente. Hay problemas con el almacenamiento y la descarga que aún no se han resuelto. Con el grafeno, es posible generar células con una capacitancia y densidad de energía masivas sin degeneración con el tiempo. La carga es prácticamente instantánea. Hasta ahora, los prototipos han resultado muy prometedores. Elon Musk se inspiró para predecir que “el futuro no son las baterías, sino los supercondensadores”. El tiempo dirá.

Baterías de imida de litio – Energías Leydon — Se ha demostrado que la imida de litio limita la expansión térmica en temperaturas extremadamente altas. Leydon ha estado fabricando ánodos a base de silicio que facilitan una mayor densidad de energía que los ánodos a base de carbono.

Baterías de iones de litio SuperPolymer 2.0Electrovaya, Inc. — Esta tecnología ayuda a la eficiencia y la potencia de la batería en muchas aplicaciones y elimina de manera beneficiosa la N-metilpirrolidona (NMP), que ha demostrado ser peligrosa para los humanos. Se dice que SuperPolymer 2.0 tiene una resistencia al fuego mejorada y puede funcionar dentro de amplios parámetros de temperatura.

Baterías de carburo de silicio y nitruro de galio — Tienen ventajas que facilitan un importante potencial de ahorro de dinero. Conocidos como materiales de banda prohibida ancha (WBG), son más eficientes que el silicio cuando se utilizan en electrónica de potencia. Los dispositivos que los emplean pueden hacerse más pequeños y pesar menos. Se prevé que puedan sustituir al silicio en los vehículos eléctricos a partir de 2020.

Baterías de iones de magnesioLaboratorios Nacionales Lawrence Berkeley — Considerado como el posible “futuro del almacenamiento de energía”, el ion de magnesio tiene una carga de +2 (multivalente) en comparación con el +1 (electrón único) del ion de litio. El magnesio es más abundante que el litio y es menos probable que se sobrecaliente. A pesar de las reservas iniciales sobre problemas de conductividad y contraiones que podrían obstaculizar la eficiencia de la batería, las investigaciones han demostrado que la conductividad es en realidad más eficiente que los iones de litio debido a una esfera de coordinación un tercio más pequeña. Las siguientes son las pruebas en el mundo real y, si tienen éxito, seguramente seguirán las baterías de iones de magnesio, que son potentes, económicas y seguras.

Baterías de iones de magnesioNanotubos de grafeno/carbono — Los nanotubos de grafeno y carbono se han mostrado muy prometedores para mejorar el almacenamiento de energía en el futuro. Los investigadores de la Universidad Tecnológica de Queensland y la Universidad de California están interesados en combinarlos de forma beneficiosa con la batería de iones de litio actual. El resultado final podría ser un mejor almacenamiento de energía en los paneles de la carrocería de un vehículo eléctrico, lo que permitiría cargarlo rápidamente y viajar mucho más lejos de lo que es posible actualmente. El carbono está en todas partes. El truco ahora es obtener las propiedades únicas que posee a nivel de nanoescala. No es una tarea fácil. Se están desarrollando superconductores de grafeno que se cargan rápidamente y son ultrapotentes. Incluso se pueden imprimir con una grabadora de DVD, lo que produce láminas de grafeno que pueden almacenar una gran cantidad de energía. Potencialmente, esto podría llevar a que las baterías se carguen instantáneamente, duren hasta 20 años y proporcionen un alcance dramáticamente mayor. El ahorro de costos sería igualmente impresionante.

Baterías de iones de litio a base de silicioAmprio — La idea aquí es utilizar silicio en lugar de carbono como material de electrodo en las baterías de iones de litio. La Universidad de Stanford anunció una ronda de capital riesgo de $30 millones que ayudará a Amprius a desarrollar la idea en sus instalaciones chinas. La firma asiática de capital privado, SAIF Partners, los inversores Kleiner, Perkins, Caulfield y Beyers, Vantage Point Capital Partners, Chinergy Capital, Innovation Endeavors y Trident Capital tienen interés en el resultado de la investigación y el desarrollo actuales. El objetivo es aprovechar la densidad de energía diez veces mayor del silicio en comparación con las baterías de iones de litio centradas en el carbono. Existe potencial para aumentar la densidad de energía actualmente disponible hasta en 40%. Desafortunadamente, a diferencia del carbono, el silicio se expande bajo la inserción de iones de litio, lo que lo fractura y degrada. La barrera está desarrollando una forma de fabricar estructuras de nanotubos comercialmente. Amprius tiene como objetivo sacar las baterías al mercado en 2015, y ya ha construido 60.000 unidades para realizar pruebas. Nokia y otros fabricantes chinos y estadounidenses están esperando. Mientras tanto, Amprius espera que las baterías de tercera generación alcancen hasta 500 vatios-hora por kilo.

Baterías de sodio-aire — Es cierto que la capacidad de sodio-aire es menor que la de litio-aire, pero definitivamente es mayor que la de iones de litio y mucho más sencilla de fabricar que la de litio-aire. Un electrodo de sodio se encuentra en un extremo de la batería, donde se coloca un electrolito debajo de un electrodo de carbono que es permeable al oxígeno. Un electrón elude la batería y el metal iónico se disuelve en el electrolito que viaja hasta el electrodo de carbono y encuentra oxígeno. Todavía se encuentra en etapas experimentales, pero se anima a los investigadores. Han deducido que el sodio-aire tiene una carga superior y también se carga más fácilmente que el litio-aire. ¿La baja? El aire-sodio sólo se puede cargar unas cuantas veces antes de morir. Los científicos están tratando de descubrir por qué.

Baterías de aluminio-airePhinergia — Al-air genera electricidad cuando el oxígeno del aire reacciona con el aluminio, creando una batería con una enorme densidad de energía. No se emplean ampliamente debido al alto costo de los ánodos y a los problemas de subproductos cuando se usan con electrolitos tradicionales. Por este motivo se emplean principalmente en aplicaciones militares. Potencialmente, un vehículo eléctrico con baterías de aluminio-aire podría ofrecer ocho veces más autonomía que las baterías de iones de litio y pesar mucho menos. Además, las baterías al-air son esencialmente no recargables una vez sumergidas en electrolitos a base de agua. Es posible recargarlos con ánodos de aluminio nuevos obtenidos reciclando el óxido de aluminio hidratado. Este debería ser el caso para que las baterías de aire-al-aire encuentren un uso más amplio. La hibridación con baterías tradicionales de plomo-ácido puede ser la respuesta. Recientemente, Phinergy demostró un automóvil eléctrico que utiliza celdas de aluminio y aire y que fue capaz de recorrer 330 km utilizando un cátodo único e hidróxido de potasio. En asociación con Alcoa, Phinergy probó recientemente un pequeño vehículo eléctrico que utilizaba baterías de iones de litio y de aire que mostraban una asombrosa autonomía de 1.000 millas. Aunque no son recargables, los cartuchos modulares de aluminio se pueden cambiar por otros nuevos. Utilizada como energía de respaldo junto con una batería de litio-aire, podría ofrecer a los conductores una alternativa libre de carbono. En realidad, las baterías de aire ofrecen un rendimiento comparable al de los vehículos de gasolina, pero son más limpias. Es una opción viable y que seguramente está sobre la mesa.

Baterías de zinc-aire — También las baterías de zinc-aire no recargables generan energía oxidando el zinc con el oxígeno del aire. Ofrecen una alta densidad energética y son baratos de producir. Son prácticos para pequeñas aplicaciones como audífonos y cámaras. Las baterías se vuelven mucho más grandes para su uso en vehículos eléctricos. En la descarga, las partículas de zinc forman un ánodo poroso saturado de electrolito. En el cátodo, el oxígeno reacciona y forma iones hidroxilo que migran a la pasta de zinc y crean zincato. Esto, a su vez, permite que los electrones viajen al cátodo. El zincato se descompone para formar óxido de zinc y el agua regresa al electrolito. El agua y el hidroxilo del ánodo se reciclan en el cátodo, por lo que finalmente el agua no se consume. Las reacciones producen en teoría 1,65 voltios, que se reducen a 1,35-1,4 voltios en las celdas disponibles. El zinc-aire comparte características de las baterías y las pilas de combustible. El zinc sirve como combustible y la reacción se gestiona mediante una variación del flujo de aire. La pasta de zinc/electrolito oxidada se puede reemplazar con producto fresco. Si se implementan por completo, las baterías de zinc-aire podrían ser una fuente de energía viable para los vehículos eléctricos y podrían emplearse para el almacenamiento de energía de grado comercial.

Baterías de gel — Las pilas de gel son baterías VRLA en las que se gelifican electrolitos. La sílice pirógena se combina con ácido sulfúrico para formar una masa gelatinosa e inmóvil. No tienen los problemas inherentes a las baterías de celdas húmedas (evaporación, corrosión, derrames) y son más resistentes a temperaturas extremas, vibraciones de varillas y golpes. A diferencia de las baterías de celdas húmedas, el antimonio de las placas de plomo se sustituye por calcio y puede producirse una recombinación de gases.

Baterías de gelPilas de combustible de hidrógeno — Hyundai ha introducido la tecnología de pila de combustible de hidrógeno en su modelo Tucson. Honda y Toyota le seguirán en 2015. Algunos dicen que los vehículos eléctricos propulsados por hidrógeno no tendrán una aceptación real en el mercado masivo hasta 2030. Los vehículos basados en pilas de combustible ofrecerían la autonomía de un vehículo convencional, aunque con cero emisiones. Sin embargo, la falta de infraestructura y el alto costo de fabricar las transmisiones necesarias pueden mantener las celdas de combustible alejadas de la corriente principal durante años.

Investigación de mercado de almacenamiento de energía en baterías

¿Qué está pasando en…?

Panasonic

La demanda de baterías híbridas y enchufables ha sido una gran ayuda para Panasonic, especialmente en lo que respecta a su asociación con Tesla. Panasonic promocionó recientemente una participación de mercado de 39%, seguida de NEC con 27% y LG Chem con 9%. Panasonic amplió su acuerdo de fabricación de baterías con Tesla en octubre de 2014.

El gran movimiento de Tesla, su Giga Factory planificada de $5B de dólares que se construirá en Nevada, se centrará en la producción de celdas de iones de litio de 35 GWh. Panasonic se está asociando con Tesla en este esfuerzo que algunos ven como una empresa de alto riesgo. Queda por ver si la inversión tiene sentido y realmente puede conducir a un gran avance en la fabricación de baterías de iones de litio más baratas. Algunos especulan que incluso si Tesla vende 240.000 vehículos eléctricos en 2020, como esperan hacer, Panasonic podría experimentar márgenes bajos. En las condiciones actuales, es fácil especular que Tesla podría estar funcionando con un exceso de capacidad que podría ser difícil de compensar.

Mientras tanto, Panasonic ha iniciado recientemente una colaboración con una filial de Polypore International, Celgard. Unirán fuerzas para desarrollar separadores Celgard con y sin recubrimiento para la próxima generación de celdas de batería de Panasonic. Después de las etapas de desarrollo, ambas empresas esperan forjar un acuerdo de suministro a largo plazo. Los separadores de baterías permiten la transferencia de iones de litio mientras el separador crea una barrera entre el cátodo y el ánodo. Actualmente Celgard utiliza en sus separadores membranas electrolíticas de polipropileno, polietileno o tricapa PP/PE/PP.

Samsung

Samsung comenzó a fabricar baterías de iones de litio en el año 2000. Desde entonces, ha establecido un papel de liderazgo a través de la innovación y el desarrollo de productos de calidad. Son reconocidos como el líder mundial en el mercado de baterías de iones de litio desde 2010. Samsung fabrica celdas de batería prismáticas que ofrecen una densidad de energía y potencia superiores mientras se mantienen dentro de los parámetros dimensionales estándar de la batería. La empresa seguirá utilizando los prismáticos, creyendo que son menos problemáticos que los laminados.

Los expertos esperan que los costos bajen a $150US por kilovatio hora hasta 2020, y que los precios bajen más en el lado del material que en el lado de la venta/diseño. Una vez que los diseños hayan avanzado en la fabricación, los costos finalmente se reducirán. Con ese fin, Samsung es agresivo con medidas de reducción de costos.

La empresa es capaz de producir en masa varias celdas de batería de automóvil avanzadas, incluidas las de clase 5 Ah para vehículos eléctricos híbridos, las de 20 Ah para enchufables, las de 60 Ah para vehículos eléctricos puros y las “Hi Cap” de 4,0 Ah/11 Ah para micro/ HEV leves. El Samsung 5.2Ah es la celda más pequeña y poderosa del mundo, mientras que el 5.9Ah ofrece la densidad de potencia más alta de todas las de la industria y actualmente se encuentra en producción en serie para SUV híbridos suaves (?) y superdeportivos híbridos.

De cara al futuro, Samsung se ha fijado objetivos hasta el final de la década en materia de avances tecnológicos en baterías. En 2016, una nueva batería (NCM) de níquel, cobalto y manganeso entregará una densidad de energía de 130 wh/kg. Para 2019, Samsung tiene planes de contar con un NCM avanzado que proporcione 250 wh/kg. Mientras muchos en la industria avanzan hacia la implementación de la celda de combustible de litio-aire, Samsung quiere llegar allí para 2020. La batería que tienen en mente tendría una densidad de energía de +300 wh/kg.

Además, la batería EV de 60 Ah de Samsung tiene la densidad de energía volumétrica más alta de la industria y actualmente se encuentra en producción en serie para fabricantes de equipos originales de Europa y EE. UU. Los modelos 26Ah y 28Ah tienen la potencia volumétrica y la densidad de energía más altas de la industria. Un diseño apilable y compacto permite la modularidad de las células y la facilidad de embalaje. Estos están en producción para OEM europeos.

Se espera que Samsung continúe fabricando baterías de níquel sin cambios dramáticos en las combinaciones químicas en los próximos 2 o 3 años. Los avances tecnológicos podrían suponer una duplicación de los amperios/hora utilizando los materiales existentes. No se vislumbran cambios significativos en los ánodos, ya que la empresa continúa experimentando con aditivos y separadores. Los permisos de seguridad anularán cualquier cambio significativo antes de 2020. Samsung anticipa más oportunidades para el desarrollo de productos, incluido el litio-aire, más cerca de 2030. Samsung tiene la capacidad de reducir costos y aumentar la densidad de energía de la batería mediante el uso de productos químicos de su 1850 en una batería cuadrada. pero las regulaciones del gobierno chino no lo permiten.

Para 2020, Samsung espera un aumento en la demanda de baterías de litio de alto voltaje 48 y de bajo voltaje para alcanzar niveles de CO2 de acuerdo con los objetivos de Horizonte 2020. En la actualidad, ocupan el segundo lugar después del Nissan Leaf. Una asociación con BMW puede aumentar las cifras de cuota de mercado y colocarlos en el Top 3.

Mientras tanto, Ford ha estado trabajando en conjunto con Samsung SDI para crear tecnología híbrida centrada en el frenado regenerativo que puede retener hasta 95% de energías comúnmente perdidas durante el frenado del vehículo. Considerado como una solución a corto plazo para reducir las emisiones de dióxido de carbono, el sistema funciona junto con el Auto Start-Stop de Ford, que apaga el motor cuando el vehículo se detiene para ahorrar combustible. Una batería especial alimenta los sistemas internos y accesorios hasta que se suelta el freno, momento en el que el motor arranca de nuevo. A largo plazo, Ford y Samsung SDI están desarrollando una batería de iones de litio ultraligera que es hasta 30% más pequeña que las baterías híbridas existentes. Está compuesto de hidruro metálico de níquel y potencialmente puede suministrar hasta tres veces más energía. Al emplear estrategias de reducción de peso en un vehículo conceptual, el resultado final podría proporcionar un mayor rendimiento y eficiencia. Ford ha invertido $135M para la producción, diseño e ingeniería de los componentes necesarios de la batería y los procedimientos de prueba posteriores. Además, Ford apoya la investigación en curso sobre almacenamiento de energía en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. Ford está interesado en soluciones para el fin de la vida útil del vehículo (ELVS) que implican la gestión de sustancias tóxicas y la reciclabilidad de baterías obsoletas. Los clientes ahora pueden llevar sus baterías viejas a los distribuidores participantes para reciclarlas sin costo.

Baterías Samsung “flexibles” – Samsung SDI presentó una nueva batería enrollable y flexible en la convención InterBattery 2014 en Corea del Sur. Capaz de doblarse en forma de U o envolverse alrededor de una taza, es más probable que esta batería encuentre un lugar en las muñecas de las personas en forma portátil, como la celda curva de 210 mAh que se encuentra dentro de su banda de fitness Gear Fit. En este momento, las baterías todavía están en desarrollo para mejorar la confiabilidad y la seguridad y puede pasar algún tiempo antes de que estén disponibles para el público. LG Chem también está interesado en dispositivos portátiles y tiene baterías similares en desarrollo, aunque recientemente su énfasis ha estado en la fabricación de baterías para vehículos eléctricos.

Sakti3

fortuna.com

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Esta nueva empresa emergente de Michigan tiene como objetivo fabricar baterías de litio de manera tan eficiente y asequible como los chips de computadora. Sakti3, una creación de la directora ejecutiva y fundadora Ann Marie Sastry, anunció en 2014 que estaba al borde de grandes avances en la tecnología de baterías. Están desarrollando una batería que, según afirman, duplicará la densidad de energía de los iones de litio a una quinta parte del costo. ¿Podría ser esta la tecnología que ofrezca a los clientes el precio y la autonomía que necesitan para cambiarse a un coche ecológico? Tal vez. Sakti3 ha acumulado $30M en financiación para investigación de patrocinadores como industriales japoneses, Itochu, Khosla Ventures, General Motors y el estado de Michigan.

Sakti3 afirma haber desarrollado una batería de iones de litio de estado sólido que emplea metodologías de producción similares a las células solares y las pantallas de televisión de pantalla plana. Esta tecnología de deposición al vacío tiene el potencial de brindarle a Sakti3 un proceso de fabricación rápido y económico. En este momento, la compañía está produciendo células en una modesta línea de producción piloto en Michigan con la esperanza de comercializarlas en los próximos años.

Hay obstáculos. Para operar a gran escala, el costo de fabricación es exponencialmente mayor y más caro. Fabricar baterías de tamaño funcional y muchas de ellas también presenta desafíos importantes. Existen dudas sobre si las baterías de estado sólido podrían proporcionar la rápida aceleración que necesitan los vehículos actuales, un problema que los antiguos defensores del estado sólido no pudieron resolver. Hay dudas sobre si estas baterías podrían soportar temperaturas extremas. ¿Serían lo suficientemente resistentes para soportar los rigores del camino? Hay otros en el juego, incluido Toyota y empresas emergentes como Solid Power Battery en Colorado y Seeo en California. Otros como Planar Energy ya han tirado la toalla.

Sakti3 apunta primero a crear baterías de estado sólido para teléfonos inteligentes que puedan duplicar su vida útil. Después de eso, pasarán a los paquetes de baterías para automóviles. A larga distancia, Sakti3 imagina baterías de estado sólido para el almacenamiento de energía eólica y solar a gran escala. Frost y Sullivan prevén que el mercado de baterías de litio alcanzará $76.4B para 2020, con un crecimiento de hasta 25%. Ann Marie Sastry sabe que necesita un socio con experiencia en baterías a gran escala. La ayuda podría provenir de fabricantes asiáticos a gran escala con formatos de celdas comercializadas que cubren muchos sectores, resultados de pruebas probados en el tiempo, además de equipos de ventas técnicas y de marketing con experiencia en sectores desafiantes.

LG Química

La empresa coreana LG Chem anunció recientemente que podría suministrar una batería para vehículos eléctricos con un alcance de 200 millas para 2016. A quién le suministraría esta batería sigue siendo un misterio, pero el mejor candidato parece ser General Motors. GM emplea celdas LG Chem para el Cadillac EDR, el Chevy Volt y para el Volt/Ampera exportado. Sin embargo, LG Chem también suministra baterías a fabricantes de automóviles competidores como Hyundai, Kia, Volvo, Renault y Ford. GM ha estado observando de cerca a Tesla para ver cómo se desarrolla su propuesta de automóvil de 200 millas (se espera que esté disponible para 2016-2017).

Según se informa, la batería de 200 millas propuesta en desarrollo tendrá una densidad de energía mejorada con material de embalaje tipo bolsa para soportar altas temperaturas. La densidad de potencia debería mejorar hasta unos 400 kWh. Al mismo tiempo, se espera que los costos de fabricación caigan hasta 30%. $14B LG Chem es, por supuesto, un proveedor líder mundial de baterías de iones de litio. Es un área de crecimiento principal para la empresa. En los últimos siete años, la inversión en baterías de iones de litio se ha multiplicado por cinco. Tienen cuatro instalaciones de I+D en EE. UU., China, Japón y Corea del Sur, y tres plantas de fabricación en Corea del Sur y China, todas ellas centradas en la producción e ingeniería de baterías de iones de litio.

Las celdas de batería LG Chem tienen un núcleo laminado de forma rectangular. Se hacen esfuerzos para maximizar el espacio central de las células y minimizar la laminación. Para 2020, esperan mejorar significativamente su proporción actual de 1:3 para aumentar el núcleo de la celda y minimizar aún más la laminación. El factor de forma química de LG tiene forma de bolsa. Existen ventajas y desventajas para los diferentes factores de forma de las celdas y algunos OEM son más leales a una forma que a la otra. Para los eléctricos híbridos, Ford utiliza química de Panasonic y es cilíndrico. Pero, en lo que respecta a la batería eléctrica, utilizan una química y un factor de forma completamente diferentes a los de LG Chem. En cuanto a los electrolitos, algunos piensan que la empresa adoptará un tipo sólido, aunque es posible que se utilicen electrolitos de tipo gel.

La empresa confía en su interpretación del mercado y en que existe potencial de crecimiento en las baterías de 12-48 voltios. LG Chem está desarrollando tecnología para ser competitivo en esa área. También tienen una buena sinergia con empresas como Samsung y Panasonic, lo que les permite trabajar con los gobiernos para impulsar la tecnología de baterías en términos de química y embalaje, lo que puede reducir los costos. Algunos piensan que la batería de 12 voltios más barata en 2022 costará entre 170 y 180 euros.

Una nueva planta de baterías para automóviles eléctricos llegará a Nanjing, China, para satisfacer la creciente demanda en el mercado automotriz más grande del mundo. La planta de Nanjing, cuya finalización está prevista para finales de 2015, dará servicio a los fabricantes de automóviles chinos SAIC, Qoros y otros. Recientemente, LG Chem se ha asociado con las empresas estatales chinas Nanjing Zijin Technology Incubation Special Park Construction Development Co, Ltd. y Nanjing New Industrial Investment Group Ltd. Juntos fabricarán baterías para vehículos eléctricos. LG ha invertido mucho en la empresa y proyecta $1T en ingresos obtenidos para 2020.

LG Chemical, al igual que 3M y Panasonic, está interesada en introducir en el mercado baterías con ánodos basados en silicio, y podrían resultar un competidor feroz. NCA (níquel cobalto aluminio) probablemente será uno de los materiales adoptados para el cátodo. Muchas empresas quieren licenciar las tecnologías que surgen de laboratorios subsidiados por universidades y gobiernos. Empresas como Amprius han desarrollado tecnologías similares y están ansiosas por explorar muchas vías para incorporar silicio en las baterías. Sin duda surgirán conflictos de patentes a medida que empresas grandes y pequeñas se posicionen para dominar este campo de batalla de baterías de alto riesgo.

Johnson controla

Johnson Controls, el mayor fabricante de baterías del mundo, con 15.000 empleados en 50 instalaciones en todo el mundo, suministra anualmente un tercio (más de 140 millones) de las baterías de la industria a fabricantes de automóviles y minoristas. Esto incluye baterías de vehículos híbridos y eléctricos. Johnson Controls ha estado desarrollando su química de baterías NMC con la intención de ganar algunos de los contratos automotrices más importantes del mundo, aunque han mostrado renuencia a construir fábricas específicamente para atender el mercado de baterías para vehículos eléctricos. AESC, un esfuerzo de colaboración con Nissan Motor Company y NEC, es el único fabricante de celdas de iones de litio que pertenece directamente a un fabricante de automóviles. La empresa ha fabricado una enorme cantidad de baterías, especialmente para el Nissan Leaf.

En 2012, Johnson Controls adquirió A123 Systems, para $125M. Estos activos incluían productos y contratos existentes, tecnología de baterías de iones de litio, fábricas en Michigan, plantas de rayos catódicos en China y acciones en una empresa china de baterías. Al final, la empresa se vio obligada a solicitar protección por quiebra.

Desde entonces, Johnson Controls ha seguido prosperando. Las proyecciones para 2015 ven a la compañía anticipando altos márgenes de ganancias con grandes oportunidades para un crecimiento continuo en China, donde fabricaron más de $8B en 2014. Johnson Controls inauguró recientemente una nueva planta de baterías $154M de 133,000 pies cuadrados en la ciudad de Chongqing, donde anticipan fabricar hasta 6 millones de baterías al año.

Empresas de automóviles

Recientemente, volkswagen se ha asociado con Sanyo para desarrollar una batería que potencialmente podría ofrecer cuatro veces la energía disponible anteriormente. Desarrollado con tecnología Volkswagen, podría proporcionar potencialmente 80 kWh. Los expertos creen que se trata de una unidad de litio-aire que se encuentra en las primeras etapas de desarrollo.

Se estima que tesla consumirá dos mil millones de celdas de iones de litio para 2017. Tanto el Model S como el Model X emplean la celda 18650. Con la batería más grande de un coche eléctrico (85 kWh), el Model S ofrece la mayor autonomía de conducción. El tren motriz utiliza el sistema de iones de litio NMC de Johnson Control, que también se encuentra en bicicletas eléctricas, dispositivos médicos y militares y herramientas eléctricas. Para 2020, Tesla podría pasar a utilizar electrónica de potencia de carburo de silicio para iniciar ahorros de costos. El carburo de silicio, un material de banda prohibida amplia, es más eficiente y podría generar ahorros de energía de hasta 20% para el Model S. Esto se traduce en un ahorro potencial de $6000 en reducciones de costos de batería.

Motores generales está trabajando con el Instituto de Investigación de Energía Eléctrica y otras 15 empresas de servicios públicos para crear un sistema de carga de vehículos enchufable "inteligente". BMW, Honda, Mitsubishi, Ford, Toyota, Mercedes-Benz y Chrysler también forman parte de este consorcio. El concepto general es impulsar un sistema de “carga según la demanda” que permita que las empresas de servicios públicos y los complementos se comuniquen de modo que durante las horas pico se reduzca la carga de los vehículos, reduciendo así el gasto de energía. El sistema es necesario ya que la cantidad de vehículos enchufables en las carreteras aumenta constantemente. Los fabricantes de automóviles esperan crear una plataforma abierta que sea compatible con cualquiera de sus vehículos enchufables.

BMW ofrece una gran cantidad de opciones de carga para sus modelos existentes, incluidos cargadores rápidos combinados SAE y puertos de carga solares. En una reciente conferencia sobre complementos en San José, California, BMW promocionó una nueva unidad de carga rápida iDC y lo que llaman el Programa Rápido ChargeNow DC. El cargador rápido iDC de BMW es más pequeño y menos costoso que otros de su clase. Un conector combinado lo hace compatible con VW, Chevy, Ford y otros vehículos eléctricos. El cargador rápido iDC lleva un vehículo al 80% lleno en unos 30 minutos. Se accede a los cargadores mediante tarjetas ChargePoint o ChargeNow. BMW ofrecerá a los conductores carga gratuita hasta finales de 2015 en las estaciones NRG eVgo Freedom participantes, siempre que utilicen la tarjeta inicialmente a finales de 2014. 50 de los cargadores estarán disponibles en California en 2016.

toyota actualmente está investigando posibilidades de baterías de estado sólido, así como tecnologías de litio-aire, con planes a largo plazo para cambiar de iones de litio para 2020. Además, el fabricante de automóviles pronto presentará en Japón el Mirai, un vehículo eléctrico propulsado por una pila de combustible de hidrógeno. .

Nissan ha estado trabajando con las principales universidades japonesas desarrollando un método de análisis que permite la observación directa de la actividad electrónica en el material catódico de las baterías de iones de litio mientras se cargan y descargan. Potencialmente, esto podría conducir a la creación de baterías duraderas y de alta capacidad que puedan ayudar a ampliar la autonomía de los vehículos eléctricos con cero emisiones. El nuevo método de análisis combina espectroscopía de absorción de rayos X que utiliza bordes de absorción L y el primer cálculo principal del superordenador Earth Simulator de Japón. Se están analizando materiales ricos en litio que prometen aumentar la densidad de energía hasta en 50%. Se observó que durante un estado de alto potencial, los electrones del oxígeno estaban activos durante la carga. Al mismo tiempo, los electrones de manganeso estuvieron activos durante la reacción de descarga. Nissan considera que esto es un gran paso hacia el eventual desarrollo de materiales para electrodos ricos en litio que puedan producir baterías de alta capacidad y una vida más larga.

Consultoría sobre baterías de iones de litio

Baterías de iones de litio: cuestiones políticas, de seguridad y de patentes

Problemas de seguridad

A pesar del éxito de las baterías de iones de litio en el mercado mundial, han surgido preocupaciones y problemas de seguridad relacionados con las propias baterías. Por ejemplo, en 2006 Sony se vio obligada a retirar del mercado baterías de 6 millones que tenían una tasa de falla de 1:200.000. Sony afirmó que las partículas metálicas microscópicas podrían entrar en contacto con las celdas de la batería, provocando posibles cortocircuitos y salida de fuego. Desde entonces, esa tasa se ha reducido a 1:10.000.000. Según los informes, los incendios en almacenes no se consideraban infrecuentes. También hubo preocupaciones sobre el desmontaje rápido y posibles cortocircuitos internos.

El Chevy Volt ha tenido problemas de incendio asociados con las baterías de iones de litio. Una mochila que había sido sometida a pruebas de choque por la NHTSA posteriormente se incendió en un área de almacenamiento semanas después de las pruebas iniciales. Pruebas adicionales recrearon el escenario y ocurrieron más incendios. Miembros del Congreso de los EE. UU. preguntaron a los funcionarios de GM y NHTSA sobre por qué la NHSTA no informó los incidentes hasta cinco meses después de que ocurrieron.

Problemas politicos

La intervención y la regulación gubernamentales a menudo afectan el progreso de la industria de baterías híbridas/eléctricas. La tecnología verde en sí misma es a menudo una cuestión de división entre quienes respetan la economía energética existente basada en el petróleo y quienes buscan promover agendas ambientales más progresistas.

China tiene una política nacional diseñada para promover los vehículos eléctricos, aunque no ha tenido el éxito esperado. Algunos piensan que si los gobiernos deciden aumentar la presión para tener más vehículos eléctricos en las carreteras, podrían lograrlo mediante impuestos e incentivos atractivos. Se necesita un equilibrio económico adecuado y paquetes de incentivos para promover las mayores ventas que desean.

El Departamento de Energía de EE.UU. (DOE) quiere reducir las importaciones de petróleo a la mitad para 2020. También quiere que las emisiones de los automóviles sean 17% inferiores a las de 2005. Para ello, están considerando pilas de combustible de hidrógeno, mejoras de baterías y electrificación de vehículos. innovación y biocombustibles para ayudar a su causa. Está todo dispuesto en su Plan Estratégico 2014-2018 documento, publicado recientemente por el DOE. Debido a esto, muchas empresas pueden esperar cierta financiación gubernamental para ayudar a alcanzar estos objetivos. Como parte del plan quinquenal del DOE, se espera que las energías renovables como la eólica, la solar y la geotérmica puedan duplicar su producción en el plazo establecido, lo que dará lugar a algunas asociaciones público-privadas inevitables.

El recaudador de impuestos viene... Mark Gottleib, secretario de Transporte del estado de Wisconsin, ha instado a que exista una tasa de registro $50 para los propietarios de vehículos híbridos y eléctricos. Esto es parte de su solicitud de presupuesto del 14 de noviembre de 2014. El secretario Gottleib cree que estos propietarios deberían “pagar su parte justa de los costos operativos de nuestra infraestructura”. Si se le da luz verde, Wisconsin se uniría a otros cinco estados de EE.UU. (Carolina del Norte, Nebraska, Colorado, Virginia, Washington) que han aplicado tasas a los propietarios de automóviles ecológicos para recuperar ingresos por impuestos a la gasolina que estos conductores de otro modo no pagarían. Algunos, sin embargo, creen que el impuesto propuesto simplemente penaliza a los conductores por no utilizar tanto petróleo.

Hubo una enérgica competencia para atraer la fábrica de baterías Giga $5B de Elon Musk a Arizona, Texas, Nevada o Nuevo México. Se calcula que estaban en juego miles de millones de dólares en inversiones directas y hasta 6.500 nuevos puestos de trabajo. Como cebo, los políticos cortejadores utilizaron promesas y dinero de los contribuyentes. Para complicar las cosas, muchos estados de EE. UU. han instigado esfuerzos legislativos para impedir que Tesla venda directamente a sus clientes. Minnesota y Massachusetts se han mostrado favorables a Tesla, pero Nueva York, Ohio y Nueva Jersey han mostrado una resistencia visible.

El gobernador de Texas, Rick Perry, que recibió más de $300K en contribuciones políticas de los concesionarios de automóviles, llegó incluso a conducir un Tesla Model S por Sacramento en junio pasado como un truco político destinado a impresionar a Tesla. No funcionó. Finalmente, el estado de Nevada ganó el premio en septiembre de 2014 y será el hogar de la nueva Giga Factory de Tesla. Según se informa, el estado fue elegido debido a su proximidad tanto con la cercana fábrica de Tesla en California como con las minas de litio de Nevada. Un paquete de incentivos de $1.25B ciertamente no perjudicó los esfuerzos persuasivos de Nevada.

En California, las agencias estatales están formulando iniciativas para conseguir 1,5 millones de vehículos de cero emisiones en las carreteras del estado para 2025. Recientemente, la Comisión de Energía de California votó a favor de utilizar casi $50M para 28 estaciones de servicio de hidrógeno y un repostador móvil para finales de 2015.

Estaciones de carga: establecimiento de infraestructura

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La “ansiedad por la autonomía” hace que los posibles compradores de vehículos ecológicos se resistan debido a las cortas distancias que pueden recorrer antes de necesitar una carga. Más allá de eso, está la cuestión de dónde cargar el híbrido/eléctrico. A medida que la industria evoluciona y crece, se necesitará una infraestructura de apoyo de estaciones de carga para satisfacer las demandas de cada vez más vehículos eléctricos en las carreteras.

Actualmente, la mayoría de las estaciones de carga se encuentran cerca de las grandes ciudades. Se estima que existen unos miles de estaciones de este tipo en todo el mundo. La mayoría está de acuerdo en que se necesitará cierta entrada de dinero del sector privado para desarrollar infraestructura y fomentar una mayor compra de vehículos eléctricos. Esta necesidad se ve agravada porque en la actualidad los vehículos eléctricos tienen una autonomía bastante limitada. Los conductores de vehículos ecológicos seguramente también pedirán tiempos de carga más rápidos.

Se espera que el mercado de carga se duplique cada año hasta 2020. La carga inalámbrica recientemente desarrollada simplificará las cosas, permitiendo a los conductores estacionar sobre sensores en el suelo y cargar sus vehículos fácil y rápidamente, sin cables conectados. Se sabe que diez fabricantes de automóviles están probando sistemas inalámbricos y muchos incorporarán sistemas de carga inalámbricos en sus vehículos. Es posible que Volkswagen cuente con un sistema inductivo para 2017. A finales de la década, las ventas de unidades de carga inalámbrica pueden superar las 350.000.

Evatran, una empresa que ha trabajado con Duke Energy, Hertz y Google, es la primera empresa en obtener la certificación ETL para su sistema inalámbrico Plugless L2. Compatible con el enchufe de alcance extendido Chevy Volt y la batería/eléctrica Nissan Leaf, el sistema de Evatran utiliza campos magnéticos y energía inductiva para cargar a un adaptador integrado desde una plataforma de piso. Hasta el momento no se han reportado incidentes de seguridad.

Cuestiones de patentes

Desde la llegada de la química de las baterías de hidruro de níquel a principios de los años 90; química que es parte integral del desarrollo de los vehículos híbridos actuales, se ha planteado la conjetura de que la industria automotriz utilizó el Auto Battery Consortium de EE. UU. para frustrar la tecnología y el desarrollo de los automóviles eléctricos. Una forma de lograrlo es no permitir que el conocimiento de las patentes aplicables se ponga a disposición del público. Las patentes en cuestión serían las del fundador de Ovonics, Stan Ovshinsky. Afirmó que la industria automotriz sugirió erróneamente que la tecnología NiMH aún no estaba lista. En 1994, GM adquirió el control de Ovonics y las patentes relativas a la fabricación de grandes baterías de hidruro metálico de níquel. Aún más tarde, en 2001, Texaco compró la participación de GM en Ovonics y luego Chevron adquirió Texaco. La trama se complicó.

En 2003, Texaco Ovonics se convirtió en Cobasys junto con Energy Conversion Devices Ovonics. Chevron tenía una participación de 19.99% en ECD Ovonics y tenía poder de veto sobre cualquier licencia o venta de tecnología NiMH. Chevron también consideró que tenía derecho a los derechos de propiedad intelectual de Cobasys si ECD Ovonics incumplía sus obligaciones contractuales. ¿Chevron estaba negando el acceso a grandes baterías de NiMH al controlar las licencias de patentes para limitar la competencia? Ovshinsky consideró que ECD Ovonics se había equivocado al hacer negocios con una compañía petrolera que tenía la intención de sacarlos del negocio.

En otro lugar, Envia Systems fue demandada por ex ejecutivos que sintieron que la empresa había utilizado incorrectamente su tecnología y tergiversó la tecnología de otra empresa como si fuera propia. Todo esto fue con el propósito de suministrar una batería de alta densidad de energía a GM.

Tesla recientemente fue noticia al abrir sus patentes a todos los interesados. Algunos inversores y entusiastas de los vehículos eléctricos recibieron calurosamente la noticia, mientras que otros se encogieron de hombros. Algunos postularon que una patente, en sí misma, proporciona sólo una cantidad limitada de información. Además, pueden convertirse rápidamente en noticia vieja a medida que surgen nuevos productos y tecnologías. A pesar de la respuesta mixta a la oferta de Tesla, hay rumores de que Nissan y BMW tuvieron reuniones clandestinas con Tesla en junio de 2014 para discutir la tecnología de carga. BMW confirma esta reunión. Honda y GM expresaron poco interés en la oferta de Elon Musk. Toyota, Chrysler y Ford guardaron silencio sobre el tema. Se dice que Mahindra está examinando las patentes de Tesla para ver si las aplicaciones podrían ser beneficiosas en el desarrollo de un Vento Sedan eléctrico en Bután.

En los próximos años seguirán surgiendo avances en la tecnología y el rendimiento de las baterías para satisfacer las necesidades económicas de los sectores privado y empresarial. Las regulaciones ambientales crearán desafíos para los fabricantes mientras luchan por cumplir con los requisitos regulatorios y al mismo tiempo ofrecer una mayor autonomía y confiabilidad de EV/PHV. Inevitablemente, el híbrido y el eléctrico llegaron para quedarse, y la batalla por el futuro de la batería continuará. Sólo los fuertes y los verdaderamente innovadores sobrevivirán, y muchos se quedarán en el camino, pero las posibilidades de lo que está por venir en 2020... 2030... y más allá, encienden la imaginación de las mejores mentes y visionarios de la industria. Harán los avances que harán que nuestro futuro impulsado por baterías sea el mejor posible.

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Parte de la información utilizada en la creación de este documento se extrajo de las siguientes fuentes. (Casos específicos y referencias disponibles a pedido):

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Investigación de mercado de baterías de iones de litio