Tendencias emergentes en la innovación global de baterías eléctricas

Los países de todo el mundo están compitiendo para optimizar iterativamente los materiales y las estructuras de las baterías para lograr el desarrollo de una nueva generación de baterías de energía de alto rendimiento y bajo costo para 2025.

En lo que respecta a los materiales de los electrodos, la tendencia principal para mejorar la densidad energética de las baterías de energía y reducir los costos consiste en reducir el contenido de cobalto de las materias primas y aumentar el de níquel, dado el conflicto entre la escasez de recursos y la creciente demanda. Grandes fabricantes de baterías de energía, como Panasonic, LG y CATL, se están centrando en baterías con bajo contenido de cobalto y sin cobalto como la próxima generación en el desarrollo de baterías de energía. La creciente demanda de alta densidad energética debido a la electrificación profunda impulsa límites de capacidad más altos en los materiales de ánodo de grafito de iones de litio. La combinación de ánodos de silicio-carbono con materiales ternarios con alto contenido de níquel se está convirtiendo en una tendencia de desarrollo.

En cuanto al ensamblaje de baterías, las configuraciones modulares tradicionales solo utilizan alrededor del 40 % del espacio disponible. La clave para optimizar las estructuras de las baterías reside en métodos integrados y optimizados de celdas, módulos y empaquetado. Técnicas como la integración directa de celdas en las baterías (tecnología CTP) o la integración de las carcasas de las baterías con las carrocerías de los vehículos (tecnología CTC) están surgiendo como estrategias de optimización.

Se espera que la diversificación de las vías tecnológicas de las baterías eléctricas conduzca a la aplicación generalizada de baterías de estado sólido para 2030.

Actualmente, las baterías de iones de sodio se encuentran en las primeras etapas de comercialización, pero limitadas por su límite de densidad energética. Para 2030, se espera que las baterías de iones de sodio complementen a las baterías de iones de litio y encuentren aplicaciones en el almacenamiento de energía y en vehículos eléctricos de baja velocidad, sensibles a los precios. El desarrollo de la tecnología de baterías de estado sólido se está acelerando, y se espera que baterías de nueva generación, como las de estado sólido de 500 vatios-hora por kilogramo y las de litio-azufre, se comercialicen a gran escala alrededor de 2030. Se prevé que la investigación en curso sobre baterías de metal-aire de alto rendimiento y baterías de metal-hidrógeno de bajo costo genere avances en sus aplicaciones después de 2030.

Se prevé que los esfuerzos en materia de reciclaje de baterías eléctricas y la gestión integral del ciclo de vida se convertirán en nuevas barreras tecnológicas en el futuro.

La Unión Europea ha promulgado la Nueva Ley de Baterías y la Agenda de Investigación e Innovación de la Nueva Estrategia de Baterías, estableciendo un "umbral verde" para las baterías de energía. Es probable que las barreras estratégicas y de carbono para las baterías de energía aumenten, lo que subraya la creciente importancia del reciclaje de baterías, con sus atributos estratégicos y de reducción de emisiones de carbono. La UE ha declarado explícitamente que, para 2031, las tasas promedio de recuperación de cobalto, níquel y cobre deben alcanzar el 95 %, y las de litio, el 80 %. Se espera que la implementación del "umbral verde" acelere el desarrollo de tecnologías de reciclaje y utilización de baterías en la industria de las energías renovables. Además, la introducción de "pasaportes de baterías" facilitará el intercambio de datos y la convergencia de los modelos de gestión de baterías, mejorando la transparencia y la trazabilidad de la gestión de datos del ciclo de vida de las baterías de energía.

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