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By SmartWallboxes
Mercado y materiales de las baterías de los VE
¿Hacia dónde se dirige el mercado de las baterías de los VE?
Las baterías de los coches eléctricos han recorrido un largo camino desde que se inventaron los primeros vehículos eléctricos en la década de 1830. Los vehículos eléctricos modernos funcionan con baterías de iones de litio, que se introdujeron en 1991.
A medida que crecen los mercados de baterías para vehículos eléctricos y de almacenamiento de energía, los fabricantes siguen experimentando con los productos químicos, las configuraciones y los procesos de producción, con el objetivo común de crear baterías más eficientes que duren más, cuesten menos y tengan un menor impacto medioambiental. El contenido de las baterías de los vehículos eléctricos ya está cambiando y es probable que siga cambiando en las próximas décadas.
¿Qué contienen las baterías de los VE?
La batería de un VE es un paquete de celdas individuales, cada una del tamaño de una pila AA. Esas celdas se agrupan en marcos protectores llamados módulos, cada uno con su propio circuito, y esos módulos se agrupan en un pack.
Todo el pack está gestionado por un sistema de gestión de la batería y un sistema de refrigeración que regula el calor y el voltaje, protege la batería para que no se agote demasiado o demasiado rápido y gestiona la carga y descarga de energía.
Las baterías de los VE funcionan moviendo iones de litio (átomos cargados) a través de una solución llamada electrolito, que transporta iones de carga positiva entre electrodos separados llamados ánodos y cátodos. Este proceso crea una corriente eléctrica que se envía al motor del VE.
La composición de los electrodos, separadores y electrolitos puede variar. El litio es el elemento indispensable, por supuesto, pero entre los componentes más utilizados están el aluminio, el carbono, el cobalto, el hierro, el manganeso, el níquel, el oxígeno, el fósforo y el silicio. Continuamente surgen nuevas combinaciones y químicas que utilizan otros elementos como el sodio o el estaño y el azufre.
Preocupación por la cadena de suministro
Los vehículos eléctricos compiten con la electrónica y los dispositivos de almacenamiento de energía -ambos sectores en crecimiento- por las baterías de iones de litio.
La Agencia Internacional de la Energía prevé que en 2030 habrá 145 millones de vehículos eléctricos en las carreteras. Se prevé que la demanda de minerales para suministrar baterías a los vehículos eléctricos y al almacenamiento de energía se multiplicará por cinco o por diez de aquí a 2030 y por diez o por treinta de aquí a 2040.
Según el Análisis de la Cadena de Suministro de Baterías para Vehículos Eléctricos de Automotive Manufacturing Solutions (AMS), existe la preocupación de si la oferta se ajustará a la demanda en toda la cadena de suministro de baterías. Sin embargo, AMS predice que “la capacidad mundial de baterías de iones de litio aumentará de 475 gigavatios hora (GWh) en 2020 a más de 2.850 GWh en 2030”, con 80 nuevas gigafábricas en todo el mundo para producir células y baterías de iones de litio. Esta cifra es un gran numero de baterías instaladas en vehículos y que serán recargadas por los usuarios en sus plazas de parking a través de puntos de recarga.
Ninguno de los elementos clave de las baterías de los vehículos eléctricos es raro. La cuestión es si la producción de los mismos puede seguir el ritmo de la creciente demanda de vehículos eléctricos.
Cobalto y sustitutos
El cobalto es el más controvertido de los minerales utilizados en las baterías de los VE, ya que su principal fuente, la República Democrática del Congo, tiene un historial de abusos contra los derechos humanos. Aunque los fabricantes han reducido el porcentaje de cobalto del 60% en la primera generación de baterías de iones de litio al 15-20% de cobalto en la actualidad, la reducción de ese porcentaje a cero forma parte del Plan Nacional para las Baterías de Litio del Departamento de Energía de Estados Unidos publicado en junio de 2021.
Sin embargo, sustituir el cobalto por más níquel plantea sus propios problemas, dependiendo de lo respetuosa (o no) que sea la minería. Ya existen vehículos eléctricos sin cobalto ni níquel que han tenido éxito comercial. La extracción de litio también ha sido criticada por los ecologistas y los pueblos indígenas por sus efectos nocivos.
Fabricación de baterías para vehículos eléctricos
Tres países -China, Argentina y Bolivia- concentran el 58% de las reservas mundiales de litio, aunque Australia pone en producción cerca de la mitad del litio del mundo. Existen abundantes reservas de litio (86 millones de toneladas) en todo el mundo, incluso en Estados Unidos.
China es, con diferencia, el líder mundial en el refinado de esas materias primas para baterías, y más de dos tercios de la fabricación de baterías está controlada por tres empresas –CATL, LG y Panasonic– con sede en China, Corea del Sur y Japón, respectivamente. Otras tres empresas elevan esa cuota de mercado al 87%.
En Estados Unidos, sin embargo, el 70% de las celdas y el 87% de las baterías se producen en el país en lugar de importarse, en gran parte debido al dominio de la industria de Tesla, conocida por su integración vertical. Sus baterías Panasonic se producen en California.
¿Qué es la integración vertical?
La integración vertical consiste en mantener los procesos de fabricación dentro de la empresa, en lugar de subcontratarlos a proveedores independientes, como hacen la mayoría de las empresas automovilísticas hoy en día.
Los fabricantes de automóviles tradicionales han dependido históricamente de proveedores externos, por lo que a medida que aumentan su propia producción de vehículos eléctricos, la preocupación por las cadenas de suministro ha crecido con ellos. Los fabricantes de vehículos eléctricos europeos y estadounidenses están tomando medidas para que la fabricación de baterías se realice en casa.
Reciclaje de baterías
El reciclado de las baterías probablemente desempeñe un papel fundamental para satisfacer una demanda tan elevada de minerales. El 95% de los minerales de las baterías de los VE puede reciclarse, y numerosas empresas emergentes ya compiten por hacerse con una cuota de mercado. En enero de 2021, más de 100 empresas de todo el mundo reciclaban baterías de los VE o tenían previsto hacerlo en breve.
El problema es que se espera que las baterías de los vehículos eléctricos duren mucho tiempo, y la demanda de baterías puede superar la oferta de las recicladas. Circular Energy Storage, una empresa de investigación y consultoría, espera que las baterías de los vehículos eléctricos duren 14,7 años, tres años más que el tiempo que un vehículo medio permanece en la carretera. Las baterías usadas de los VE pueden utilizarse tal cual para el almacenamiento de energía estacionaria, lo que reduce su disponibilidad para el reciclaje.
El reto es que las empresas de reciclaje de baterías alcancen economías de escala para que el reciclaje merezca la pena. Al igual que en otras industrias, los esfuerzos de reciclaje pueden ser poco más que un lavado de cara de la industria.
