El cátodo supone la mayor parte de los costes promedio de las baterías; aquí se albergan materiales críticos como el litio -cuyo precio ha aumentado un 437 % de media en 2021- el cobalto o el magnesio.
Actualmente, los grandes fabricantes y empresas automovilísticas están centrando sus apuestas en tres tipos de composiciones para los cátodos: NMC, NCA y LFP. ¿Alguna permite alcanzar más rápidamente el objetivo de facilitar la expansión del mercado de baterías?
Según explica el CIC energiGUNE, el centro de investigación para almacenamiento de energía electroquímica y térmica (una iniciativa del Gobierno Vasco), en la composición del cátodo de las celdas para batería hay "una guerra a tres bandas".
Hay tres corrientes que están tomando peso y protagonizando las apuestas de los distintos fabricantes: las baterías tipo LFP (ferrofosfato de litio) y las baterías tipo NMC (níquel, manganeso y cobalto) y NCA (cobalto y aluminio):
|
fabricante |
composición |
|---|---|
|
LG Chem |
NMC/NCA |
|
Samsung |
NMC |
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SK Innovation |
NMC/LFP |
|
CATL |
NMC/LFP |
|
Panasonic |
NCA |
|
Northvolt |
NMC |
|
Verkor |
NMC |
|
Gotion |
LFP |
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Farasis |
NMC |
|
Envision AESC |
NMC |
¿Por qué algunas compañías como CATL o LG Chem desarrollan dos soluciones tecnológicas en paralelo? La razón, explican los expertos de CIC energiGUNE, es que son tecnologías complementarias.
Densidad energética
Las celdas NMC se sitúan en el rango en torno a los 150- 250 Wh/kg, dependiendo del balance entre las cantidades utilizadas de níquel, manganeso y cobalto para su composición, y la carga activa del cátodo.
Las NCA tienen una mayor densidad energética: se encuentran entre 200-260 Wh/Kg, pudiendo llegar a superar en algunos casos los 300 Wh/kg.
En cambio, las LFP se sitúan normalmente en el rango entre 150-170 Wh/Kg, llegando en el mejor de los casos a alcanzar 190-200 Wh/kg.
Esto deriva en la necesidad, explica el centro de investigación, de diseñarlas y fabricarlas en mayores tamaños que las otras dos alternativas y ocupando por tanto mayor espacio y volumen.
Seguridad
A pesar de que las cada vez más extendidas baterías LFP -sobre todo para vehículos de gran tamaño como autobuses o transporte pesado) tienen una menor densidad energética, su composición permite un mayor nivel de seguridad al ser menos inflamables que las NCA y NMC.
También presentan una mejor resistencia a las altas temperaturas, aunque no a las extremadamente bajas: "alrededor de -20ºC, las baterías LFP pueden ver su capacidad nominal reducida casi a la mitad mientras que las soluciones NMC y NCA únicamente en torno a un 30 %", detalla el CIC energiGUNE.
Ciclos de vida
Las LFP vuelven a mostrarse más sólidas en este caso, al contar con una retención en la capacidad de carga del 80 % frente a la nominal, después de 3.000 ciclos.
Esta cifra es algo superior a la presentada por soluciones NCA como las de Tesla (70 % tras 3.000 ciclos) y mucho más alta que la vida teórica de las baterías NMC (con un total de alrededor de 2.000 ciclos).
Desde el centro de investigación apuntan no obstante que suele reducirse su capacidad notablemente después de 1.000 ciclos, reteniendo únicamente en torno al 60% de la capacidad nominal.
Eficiencia en el proceso de carga
Las baterías NMC y NCA muestran mejores resultados que las basadas en LFP. "A temperatura ambiente, y tomando como referencia el ratio de capacidad de carga a corriente constante y su capacidad total, se observa, según distintos estudios, una eficiencia de carga 5 veces superior por parte de las soluciones NMC y NCA respecto a las LFP", detallan.
En resumen: no hay un claro ganador entre las tres tecnologías. Todas son complementarias. Mientras que las soluciones basadas en NMC y NCA permiten una mayor potencia, más autonomía y menor necesidad de espacio, las basadas en LFP ofrecen un menor coste y mayor seguridad.
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