Los expertos y visionarios de las energías limpias afirman que el mundo necesita una tecnología de baterías capaz de convencer a los compradores escépticos de que la opción de un coche eléctrico es la más lógica y viable actualmente, más aun cuando se combina con las energías renovables. Sin embargo, a pesar de las muchas investigaciones y pruebas, la batería de litio, la del pasado, será probablemente la batería del futuro, al menos en la próxima década.

Desde que fue inventada por un investigador de Exxon Mobil Corp en la década de los setenta y arrancó su comercialización en 1991 por parte de Sony, la tecnología de las baterías de iones de litio tiene una gran historia a sus espaldas. Lo que comenzó en la electrónica de consumo, en ordenadores y teléfonos móviles, acabó trasladándose a los vehículos eléctricos y a los sistemas de almacenamiento estacionario de la red eléctrica. En todos estos años ha creado una ventaja competitiva tan importante sobre todo en cuestión de sus procesos de fabricación y costes de producción que a las tecnologías alternativas les es complicado igualar.

Esta ventaja se ampliará a medida que se pongan en marcha las nuevas fábricas de baterías que los principales proveedores pondrán en marcha en los próximos cinco años. Estas baterías, que se e fabricarán en China, Corea, Estados Unidos o Europa, ya sea por fabricantes locales o por fabricantes extranjeros, reducirán aún más los precios, que ya han caído un 85% desde 2010. Los miles de millones de euros que se están invirtiendo en ellas crearán un poderoso incentivo para que la industria siga afinando esta tecnología, mejorándola poco a poco, en lugar de adoptar una tecnología alternativa.

Fábrica de LG Chem en Polonia.

Según la información de BloombergNEF, el impulso proporcionado por la electrificación de la industria del automóvil ha provocado que la capacidad mundial de fabricación de baterías de iones de litio se haya triplicado en los últimos cinco años. La capacidad es ahora de 302,2 GWh, que se verán incrementados con otros 603,8 GWh en los próximos cinco años.

En opinión dijo Erik Terjesen, director de estrategia de Ionic Materials, está convencido de que el litio todavía tiene mucho recorrido. La compañía con sede en Massachusetts es una de las muchas que están investigando en el perfeccionamiento de las baterías con electrolito sólido, el probable sucesor del ion-litio. Estas prometen, entre otras cosas, eliminar el electrolito inflamable que se encuentra entre los electrodos y puede ocasionar que las baterías de litio se incendien de forma ocasional, sustituyéndolo por un compuesto sólido o polimérico.

Sin embargo estas investigaciones no buscan reemplazar las baterías de iones de litio sino convertir esta tecnología en una mejora. De esta forma, las nuevas fábricas que se están construyendo podrán fabricar este tipo de baterías sin necesidad de modificar las líneas de producción y los costosos equipos de fabricación. “Las empresas no van a tirar las millonarias inversiones en el ion-lituo por la ventana para volver a empezar desde cero”, asegura Terjesen.

La tecnología de las baterías de iones de litio

Una batería de litio básica funciona haciendo desplazarse los iones de litio entre el cátodo (electrodo positivo) y el ánodo (electrodo negativo) a través del electrolito líquido que se sitúa entre ellos. Para aumentar la cantidad de energía que pueden almacenar estas baterías, se ha modificado la composición del cátodo con diferentes proporciones de cobalto, níquel y manganeso, manteniendo la química básica del litio.

Logan Goldie-Scot, jefe de investigación de almacenamiento de energía de BloombergNEF afirma que la versatilidad de esta tecnología, que le permite ser utilizada en todas las industrias que precisen almacenar energía, es responsable del abaratamiento de sus precios.

Según BloombergNEF, en 2010, el precio promedio era de 1.160 $/kWh. El año pasado se alcanzó un precio promedio de 176 $/kWh y según las previsiones en 2024, podrían caer por debajo de los 100 $/kWh. Esta caída de precios, combinada con una tecnología cada vez más eficiente y capaz, le abrirá nuevos mercados.

Evolución del precio de las baterías de litio. Fuente: Bloomberg.

Otras patentes

No toda la industria está convencida de que el litio tiene un futuro tan prometedor. Algunos grandes fabricantes de automóviles buscan una tecnología innovadora que permita a sus vehículos eléctricos recorrer 800 kilómetros con cada carga, igualando las autonomías de los combustibles fósiles y que aseguren a los consumidores, reacios a dar el salto a la movilidad eléctrica, de que no que quedarán sin energía.

Así, por ejemplo, Toyota, cuenta con muchas patentes y solicitudes de patentes para baterías de estado sólido que cualquier otra compañía y está invirtiendo casi 14.000 millones de dólares en investigación sobre baterías.

La necesidad de contar con grandes sistemas de almacenamiento de energía renovable podría requerir tecnologías de batería alternativas. Aunque empresas como Tesla o Dynegy ya ofrecen conectar sus baterías de ion litio a la red, las instalaciones actuales no tienen suficiente capacidad para alimentar las necesidades completas de una vivienda.

Parque fotovoltaico y baterías de almacenamiento de Primus Power en Sudáfrica.

A pesar de las muchas alternativas que se investigan hoy en día, ninguna ha logrado ponerse al día, mientras que el mercado de las baterías de ion-litio sigue creciendo. La empresa californiana Primus Power, por ejemplo, ofrece una batería de flujo capaz de producir 25 kW durante cinco horas. Este tipo de baterías bombean el electrolito líquido a través de las celdas de la batería cuando se necesita electricidad. Su CEO, Tom Stepien, explica que “el litio es un velocista, mientras que el flujo es un corredor de maratón”. Asegura que la mejora del diseño actual podría aumentar la producción a siete u ocho horas. Sin embargo, reconoce la dificultad de convencer a los clientes potenciales para que apuesten por una tecnología menos conocida, que convierte al litio “en lo más rentable y en la preferencia de la mayoría de los usuarios”.

Mejoras en el litio

Las baterías de iones de litio tienen espacio para mejoras importantes que no consisten solo en exprimir la tecnología actual. Así lo predice Gene Berdichevsky, cofundador y director ejecutivo de Sila Nanotechnologies, que cree que el litio puede dominar la industria del almacenamiento por completo. Para para ello tiene que explotar nuevas químicas, que podrían aumentar su capacidad de almacenamiento hasta en un 20% más.

Laboratorio de Sila Nanotechnologies en San Francisco. Foto Sila Nanotechnologies.

El polvo a base de silicona de Sila puede convertirse en un ánodo. A nivel atómico, el silicio puede contener más litio que el grafito, el material de ánodo más común, lo que significa que las baterías que utilizan el producto de Sila pueden almacenar más energía. La compañía ha recaudado alrededor de 125 millones de dólares hasta la fecha y ha formado una sociedad con BMW para desarrollar la tecnología. Berdichevsky apuesta por mejorar lo existente y asegura que cualquier competidor que ofrezca una arquitectura de batería radicalmente diferente tendrá muchas dificultades para penetrar en el mercado.