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¿Cómo va la carrera con las baterías de electrolito sólido y quién lidera por número de patentes?

¿Cómo va la carrera con las baterías de electrolito sólido y quién lidera por número de patentes?
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A estas alturas de la película, ya sabemos todos que la batería de iones de litio tiene los días contados, tal como la conocemos y, al menos, para vehículos eléctricos. La gran esperanza para la industria es la batería de electrolito sólido (comúnmente conocida como “de estado sólido”), por las muchas ventajas que ofrece frente a las convencionales.

Los fabricantes hablan de duplicar la autonomía, reducir dos tercios los tiempos de carga (en torno a los 10 minutos) o eliminar el riesgo de incendio en caso de sobrecarga, entre otras ventajas.

La batería de electrolito sólido (en este artículo la repasamos ampliamente) puede ser el impulso definitivo que necesita el vehículo eléctrico para imponerse al de combustión.

Pero, ¿cuándo será realidad? Por suerte para los consumidores, se ha iniciado una carrera entre países, fabricantes y centros de investigación para ver quién desarrolla primero una batería de estado sólido apta para la industria de la automoción. Y los progresos están siendo esperanzadores.

Cuestión de estado: los países apoyan a sus empresas con la batería de estado sólido

Toyota Factory

Como sabemos, Japón siempre ha sido líder en multitud de tecnologías, siendo la batería de iones de litio una de ellas. En 1991, Sony fue la primera empresa en comercializarla, y muchas otras empresas niponas le siguieron la estela.

En 2018 era Panasonic (asociada a Toyota en diversos proyectos) quien tenía la mayor cuota de mercado a nivel global. Sin embargo, en los últimos años empresas chinas y surcoreanas como BYD, CATL, LG Chem o Samsung SDI  han ido copando los primeros puestos (impulsadas en buena parte por sus gobiernos).

Japón es de nuevo pionera en el desarrollo de baterías de estado sólido

Ahora que el horizonte está en las baterías de electrolito sólido, Japón es de nuevo pionera y líder en su desarrollo, y no parece dispuesta a que se repita la historia.

La NEDO, una organización pública dedicada al desarrollo, y el LIBTEC, un consorcio para la investigación en baterías, centran y coordinan las investigaciones de empresas punteras como TDK, Oki, Maxell o la ya mencionada Panasonic. Los gigantes automotrices también han redoblado esfuerzos, y de hecho Toyota lidera el impulso investigador con el mayor número de patentes hasta la fecha.

Sin embargo, el mercado globalizado actual es muy diferente al que Sony se encontró hace 30 años. La tendencia de la industria es reducir costes logísticos, deslocalizando la producción de baterías (junto con los propios vehículos eléctricos) allá donde esté la mayor demanda: China, Europa y Norteamérica. Las empresas chinas y coreanas ya están invirtiendo en países occidentales de cara al desarrollo del electrolito sólido.

El consumidor japonés, en cambio, está muy abierto al vehículo híbrido y de pila de combustible, pero la penetración de los eléctricos puros es solo del 2%. Las empresas niponas se encuentran volcadas en la investigación de baterías, pero saben que Japón difícilmente se convertirá en un centro productivo de relevancia.

Toyota lidera la carrera por el electrolito sólido con el mayor número de patentes

Toyota S Solid State 2

Como decíamos más arriba, esta competencia entre países está acelerando el esfuerzo investigador de sus empresas, siendo las japonesas la que lideran por ahora la carrera. Un reciente estudio del grupo mediático Nikkei y la compañía nipona Patent Result ha desvelado que son las empresas de su país las que registran el mayor número de patentes a nivel global en los últimos 20 años.

Lidera Toyota Motor con más de 1.300 patentes conocidas sobre prácticamente todo el proceso  de baterías de electrolito sólido (diseño, composición, métodos de producción, ensamblaje…).

Le sigue, con 445 patentes, Panasonic Holdings, que en 2010 se asoció con Toyota en la joint-venture Primearth EV Energy (hoy Prime Planet Energy & Solutions). Completa el podio la petrolera nipona Idemitsu Kosan, con 272 patentes centradas principalmente en nuevos materiales metálicos que servirán para abaratar las baterías en un futuro.

Otras tantas empresas japonesas también están destacando por sus desarrollos. La siderúrgica Nippon Steel Technology tiene planificado ya para 2023 un servicio de pruebas para prototipos diseñados por fabricantes. Maxell iniciará también el año que viene la producción de baterías de estado sólido para equipos industriales. Y Oki Electronic y TDK, que ya ofrecen baterías de pequeño tamaño para electrónica de consumo, tienen la vista puesta en la automoción.

Toyota lidera la carrera con más de 1.300 patentes registradas

Fuera de Japón destacan las coreanas Samsung SDI, la única no japonesa en colarse en el top 5 de las patentes, y LG Chem, que aunque queda más lejos ha triplicado el número de registros en los últimos años.

CATL podría estar detrás de la batería del recientemente anunciado Nio ET7, pero varios indicios apuntan a que sería de electrolito híbrido o semisólido. Por su parte, en Estados Unidos han surgido algunas startups como QuantumScape o Solid Power, apoyadas principalmente por automakers occidentales. Otras compañías parece que descartan entrar en la carrera.

El primer vehículo con batería de electrolito sólido será un híbrido

Toyota Factory 3

No es casual el liderazgo investigador de Toyota. La compañía lleva investigando en baterías de electrolito sólido desde los años 90, y desde 2016 ha aumentado el número de patentes en un 40%. Según Christoph Neef, director del Instituto ISI de Alemania, Toyota desarrolla todo el I+D de manera interna, y ya podría estar diseñando la cadena de suministro a nivel global.

En 2020, Toyota mostró el primer prototipo de un vehículo con una batería de estado sólido, en circulación y completamente funcional. Por su parecido estético, podría tratarse de una versión del LQ Concept, un vehículo cien por cien eléctrico.

Con el reciente lanzamiento de la familia Toyota Beyond Zero, toda la industria auguraba que sería un eléctrico de esta gama el que estrenase una batería de electrolito sólido. Pero nada más lejos de la realidad, pues Toyota ya ha anunciado que será un automóvil híbrido, y en 2025 como muy tarde.

Pero, ¿por qué hacer debutar una tecnología con ese potencial en un convencional automóvil híbrido? Precisamente por eso. Toyota sabe que un eléctrico puro con una batería de electrolito sólido sería prácticamente inaccesible para la mayoría de compradores.

En cambio, prefiere utilizarla en híbridos más económicos y mantener un precio competitivo, para poder fabricarla a mayores escalas y acelerar su desarrollo en el largo plazo. Una postura muy similar a su apuesta por baterías de menor tamaño para poder ofrecer vehículos eléctricos más accesibles.

Aunque la mayoría de los fabricantes no ven posibilidades reales de comercialización hasta finales de la década, las previsiones de crecimiento son realmente esperanzadoras. Un informe de Research and Markets prevé que la producción mundial de baterías de electrolito sólido crezca de las 27.000 unidades en 2025 a las más de 660.000 en 2030.

La firma Fuji Keizai por su parte afirma que en 2035 el mercado alcanzará los 14.500 millones de dólares. Aunque el gran reto sigue siendo el mismo que con el electrolito líquido: encontrar materiales alternativos que abaraten los costos y no supongan un problema ambiental para sus países de origen.

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