Tendencias emergentes en la innovación global de baterías de potencia

Países de todo el mundo compiten por optimizar de forma iterativa los materiales y las estructuras de las baterías para lograr el desarrollo de una nueva generación de baterías de alto rendimiento y bajo coste para 2025.

En lo que respecta a los materiales de los electrodos, la tendencia predominante para mejorar la densidad energética de las baterías y reducir los costos consiste en disminuir el contenido de cobalto en las materias primas e incrementar el de níquel, debido al conflicto entre la escasez de recursos y la creciente demanda. Las principales empresas de baterías, como Panasonic, LG y CATL, se centran en baterías con bajo contenido de cobalto o sin cobalto como la próxima generación de desarrollo de baterías. La creciente demanda de alta densidad energética, impulsada por la electrificación profunda, está aumentando los límites de capacidad en los materiales de ánodo de grafito de iones de litio. La combinación de ánodos de silicio-carbono con materiales ternarios de alto contenido de níquel se está convirtiendo en una tendencia de desarrollo.

En lo que respecta al ensamblaje de baterías, las configuraciones de módulos tradicionales solo aprovechan aproximadamente el 40 % del espacio disponible. La clave para optimizar las estructuras de las baterías reside en métodos integrados y optimizados para las celdas, los módulos y el empaquetado. Técnicas como la integración directa de celdas en las baterías (tecnología CTP) o la integración de las carcasas de las baterías con la carrocería del vehículo (tecnología CTC) están surgiendo como estrategias de optimización.

Se prevé que la diversificación de las tecnologías de baterías de potencia 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 su densidad energética está limitada. Para 2030, se espera que complementen a las de iones de litio y encuentren aplicaciones en el almacenamiento de energía y en vehículos eléctricos de baja velocidad, sensibles al precio. El desarrollo de la tecnología de baterías de estado sólido se está acelerando, y se prevé que las baterías de próxima generación, como las de estado sólido de 500 vatios-hora por kilogramo y las de litio-azufre, lleguen al mercado a gran escala alrededor de 2030. Se proyecta que la investigación en curso sobre baterías de metal-aire de alto rendimiento y baterías de metal-hidrógeno de bajo costo conduzca a avances significativos en sus aplicaciones después de 2030.

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

La Unión Europea ha promulgado la Ley de Nuevas Baterías y la Agenda de Investigación e Innovación de la Nueva Estrategia de Baterías, estableciendo un umbral verde para los productos de baterías de potencia. Es probable que aumenten las barreras estratégicas y de carbono para las baterías de potencia, 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 de recuperación promedio 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 recursos renovables. Además, la introducción de los "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 potencia.

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