{"id":205006,"date":"2023-08-16T11:16:33","date_gmt":"2023-08-16T09:16:33","guid":{"rendered":"https:\/\/www.electrive.com\/?p=205006"},"modified":"2024-01-15T09:35:28","modified_gmt":"2024-01-15T08:35:28","slug":"a-este-lado-de-los-milagros-las-cinco-tendencias-mas-importantes-de-las-pilas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.electrive.com\/es\/2023\/08\/16\/on-this-side-of-miracles-the-five-most-important-battery-trends\/","title":{"rendered":"A este lado de los milagros: las cinco tendencias m\u00e1s importantes de las pilas"},"content":{"rendered":"

Autonom\u00eda, potencia de carga y coste: la bater\u00eda de tracci\u00f3n sigue siendo el componente m\u00e1s importante del coche el\u00e9ctrico. Los avances son notables en los modelos actuales, pero es vital seguir mejorando en los pr\u00f3ximos a\u00f1os. \u00bfQu\u00e9 est\u00e1 ocurriendo ya en la carretera y no s\u00f3lo en el laboratorio?<\/p>\n

***<\/p>\n

La revoluci\u00f3n de las pilas a\u00fan no se ha producido: Si se examinan m\u00e1s de cerca, las historias de \u00e9xito de la investigaci\u00f3n sobre bater\u00edas son en su mayor\u00eda s\u00f3lo resultados parciales inflados que se supone que atraer\u00e1n nuevos fondos para el instituto respectivo. El n\u00famero de creyentes en milagros que esperan una innovaci\u00f3n dr\u00e1stica en la qu\u00edmica celular se est\u00e1 reduciendo.<\/p>\n

Por otro lado, las propiedades de las bater\u00edas de tracci\u00f3n en los coches el\u00e9ctricos mejoran continuamente. Evoluci\u00f3n en lugar de revoluci\u00f3n: esa es la realidad de las bater\u00edas de tracci\u00f3n. La mayor\u00eda de las veces se produce un aumento de la autonom\u00eda, pero a menudo tambi\u00e9n sube la velocidad de carga. Todo va en la buena direcci\u00f3n, pero algunas preguntas siguen sin respuesta.<\/p>\n

Se supone que un sistema de bater\u00edas en el que muchas celdas individuales forman un colectivo de trabajo puede hacerlo todo: debe almacenar mucha energ\u00eda el\u00e9ctrica, preferiblemente en poco espacio (densidad de energ\u00eda volum\u00e9trica) y con poco peso (densidad de energ\u00eda gravim\u00e9trica). La seguridad tambi\u00e9n debe ser lo m\u00e1s alta posible en caso de choque y el riesgo de embalamiento t\u00e9rmico lo m\u00e1s bajo posible. Y especialmente en los segmentos de veh\u00edculos de la clase compacta hacia abajo, el coste es una cuesti\u00f3n clave. Todo es cuesti\u00f3n de dinero, como siempre.<\/p>\n

Nuestra visi\u00f3n general de las cinco tendencias m\u00e1s importantes:<\/p>\n

1. LFP se ampl\u00eda a LMFP<\/h3>\n

Tesla inici\u00f3 la tendencia: el anteriormente denominado Model 3 Standard Range Plus perdi\u00f3 el sufijo del nombre y se equip\u00f3 con c\u00e9lulas LFP. LFP son las siglas de \"fosfato de hierro y litio\", una qu\u00edmica celular robusta en todos los aspectos. La estabilidad del ciclo es alta, y el temido desbocamiento t\u00e9rmico se considera improbable. La producci\u00f3n tampoco presenta problemas, y es barata porque no requiere metales caros o cr\u00edticos como el n\u00edquel y el cobalto.<\/p>\n

La desventaja es la baja densidad energ\u00e9tica: Un Model 3 con c\u00e9lulas LFP tiene una autonom\u00eda est\u00e1ndar de 491 kil\u00f3metros. En cambio, un Model 3 Long Range Dual Motor con una mezcla cat\u00f3dica predominantemente a base de n\u00edquel llega a los 602 kil\u00f3metros. Sin embargo, debido al precio extra de 9.000 euros, muchos compradores se decantan por la versi\u00f3n LFP.<\/p>\n

La combinaci\u00f3n de c\u00e9lulas LFP de bajo coste para las versiones de entrada de gama y c\u00e9lulas NMC cl\u00e1sicas para las variantes premium puede encontrarse en muchos fabricantes de autom\u00f3viles. Especialmente los asociados directamente con China, porque las c\u00e9lulas LFP se establecieron primero all\u00ed y se utilizan ampliamente.<\/p>\n

Lo flagrantes que son los efectos puede demostrarse con una simple comparaci\u00f3n. A Volkswagen ID.3<\/a> con 58 kWh y 429 km de autonom\u00eda WLTP cuesta al menos 39.995 euros en Alemania. El equipamiento de serie deja bastante que desear y Volkswagen no ha ofrecido un ID.3 con menos autonom\u00eda por menos dinero. El ID.3 con 45 kWh s\u00f3lo puede encontrarse en peque\u00f1as series en operaciones de flota como el car sharing. No es para clientes \"normales\".<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Con la EX30<\/a>, Volvo muestra lo que falta en Volkswagen: el precio de entrada es de 36.590 euros. Una diferencia de precio de m\u00e1s de 3.400 euros, que es incluso ligeramente superior si se ajusta por el equipamiento, puede afectar a la decisi\u00f3n del comprador, especialmente en el segmento C. Es cierto que el VE s\u00f3lo tiene una autonom\u00eda de 340 km debido a las c\u00e9lulas LFP. Sin embargo, dado un precio final inferior a 30.000 euros para particulares en Alemania (tras subvenciones), es probable que algunos clientes se decanten por \u00e9l.<\/p>\n

Tesla sigue marcando el camino. El LFP se convertir\u00e1 en LMFP, probablemente a finales de este a\u00f1o. Incorporar manganeso a la estructura es exigente, pero aumenta la densidad energ\u00e9tica. Para el coche el\u00e9ctrico (primero en el Model 3 Highland, luego en el Model Y Uniper), eso podr\u00eda significar hasta un 10% m\u00e1s de autonom\u00eda, mientras los costes permanecen estancados.<\/p>\n

Las c\u00e9lulas proceden del l\u00edder del mercado mundial CATL. La tensi\u00f3n de las pilas LMFP es superior a la de las pilas LFP. Sin embargo, uno de sus puntos d\u00e9biles es el menor rendimiento de carga y descarga. Pero queda por ver si eso se nota en la vida cotidiana y c\u00f3mo de grande es realmente esta p\u00e9rdida de rendimiento. Nuestra conjetura: Tesla, como siempre, controlar\u00e1 h\u00e1bilmente el sistema de bater\u00edas. Y otros fabricantes le seguir\u00e1n -incluido Volkswagen, si los anuncios realizados en D\u00eda del poder<\/a> son de creer.<\/p>\n

2. Mezcla de silicio en el \u00e1nodo<\/h3>\n

El debate sobre los detalles de la mezcla cat\u00f3dica -NCA o NMC955- desv\u00eda la atenci\u00f3n del gran potencial de mejora en el \u00e1nodo. Aqu\u00ed se utiliza casi exclusivamente grafito. Pero el grafito es muy pesado y ralentiza la velocidad de carga. Adem\u00e1s, se procesa casi exclusivamente en China. Si se consigue a\u00f1adir cada vez m\u00e1s silicio a este \u00e1nodo de grafito, el resultado ser\u00e1 una densidad energ\u00e9tica muy mejorada y una mayor tasa C (=velocidad de carga, v\u00e9ase el punto 5).<\/p>\n

\"porsche-taycan-prototipo-tecnologia-bateria-bateria-2019-05-min\" El Porsche Taycan y el Audi e-tron GT ya tienen una adici\u00f3n de silicio en el rango porcentual bajo de un solo d\u00edgito. Los c\u00edrculos del sector suponen que hasta un 20% es factible a medio plazo. El problema aqu\u00ed es que tales \u00e1nodos cambian de volumen durante la carga y la descarga, ya que aumentan y disminuyen. La investigaci\u00f3n de materiales est\u00e1 trabajando en la eliminaci\u00f3n de los obst\u00e1culos resultantes. Existe una confianza generalizada en que esto funcionar\u00e1.<\/p>\n

Las pilas con un \u00e1nodo de grafito y una mezcla de silicio pueden fabricarse en l\u00edneas de producci\u00f3n convencionales. Los expertos afirman que se acercan a las bater\u00edas de estado s\u00f3lido en cuanto a propiedades. En la segunda mitad de la d\u00e9cada, este tipo de pilas se generalizar\u00e1 cada vez m\u00e1s, y son m\u00e1s realistas que las pilas de estado s\u00f3lido.<\/p>\n

3. Pilas de estado s\u00f3lido<\/h3>\n

Las bater\u00edas de estado s\u00f3lido son una de las palabras de moda en la industria. Sustituir un electrolito l\u00edquido tiene una ventaja radical si se consigue combinar un electrolito s\u00f3lido con un \u00e1nodo de litio met\u00e1lico puro. En t\u00e9rminos de propiedades, tanto la densidad energ\u00e9tica como el rendimiento podr\u00edan ser excelentes.<\/p>\n

Pero el litio puro es muy reactivo y, por tanto, dif\u00edcil de manipular y producir. Desde el punto de vista de la industria automovil\u00edstica, la cuesti\u00f3n es si invertir mucho esfuerzo en este campo merece la pena desde el punto de vista financiero.<\/p>\n

Muy pocos proveedores trabajan abiertamente en la combinaci\u00f3n de electrolito s\u00f3lido y \u00e1nodo met\u00e1lico de litio. Quantumscape es uno de ellos. Volkswagen tiene una participaci\u00f3n en Quantumscape.<\/p>\n

\"\" En su lugar, muchas empresas declaran las pilas de estado semis\u00f3lido bajo la etiqueta \"de estado s\u00f3lido\". Los t\u00e9rminos no est\u00e1n estrictamente protegidos. Los electrolitos de estado semis\u00f3lido pueden ser polvos blandos o geles. Tienen cierto potencial para mejorar algo las propiedades de las pilas, por ejemplo, la fiabilidad operativa, pero no proporcionan el requisito previo para un \u00e1nodo de litio puro.<\/p>\n

El competidor m\u00e1s duro de las bater\u00edas de estado s\u00f3lido son las celdas convencionales con la mezcla de silicio en el \u00e1nodo mencionada en el punto 2. No obstante, si alguien consiguiera que una bater\u00eda de estado s\u00f3lido duradera con un \u00e1nodo de litio puro y un electrolito s\u00f3lido real estuviera lista para la producci\u00f3n en serie, ser\u00eda un gran avance.<\/p>\n

Por desgracia, esto no es previsible en la actualidad.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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4. Sodium instead of lithium<\/h3>\n

Many people are less interested in the upper end of what is technically conceivable, but more in the lower end of what is actually feasible: The main problems today are about money and affordability. And that is where battery cells that rely on sodium instead of lithium offer potential.<\/p>\n

BYD from China will equip the Seagull microcar with sodium-ion cells as an option before the end of this year. The materials used in this chemistry are very different from what is common today. The basic mode of operation, however, is the same.<\/p>\n

Using sodium instead of lithium is cheaper. So-called amorphous carbon (hard carbon) is used at the anode instead of graphite. Material developers apparently managed to mitigate important weaknesses, such as the loss of capacity during the first charge. Industry giants like CATL<\/a>, which will also build sodium-ion batteries, would otherwise lose credibility.<\/p>\n

\"\"<\/a>
Click to enlarge. Source: ZSW<\/figcaption><\/figure>\n

For example, dyes such as Prussian White (CATL) can be used at the cathode. Prof. Dr. Markus H\u00f6lzle, materials specialist at the ZSW in Baden-W\u00fcrttemberg, estimates that a kilowatt-hour at system level costs around 80 euros. For comparison: according to H\u00f6lzle’s analysis, LFP cells come to 118 euros and NMC811 cells to 146 euros.<\/p>\n

Because of their very low energy density, sodium-ion cells compete mainly with LFP cells. Here, sodium is even weaker than LFP. However, this is countered by major advantages that go beyond the costs. For example, sodium-ion cells have much better low-temperature properties, and their durability is even higher.<\/p>\n

At present, the chances are still to be assessed cautiously. The criticism of the low energy density is strongly reminiscent of the early days of LFP cells: They were actually only suitable as buffer storage for solar energy in residential buildings, it was said about LFP cells. Until Tesla came along. Things could be similar with sodium-ion cells.<\/p>\n

5. The C-rate is rising<\/h3>\n

The C-rate is the benchmark on every auto industry chart of battery development. 1C means that charging from 0 to 100 per cent takes one hour. Translated for ten to 80 per cent (which is what is most often quoted), 1C is thus 42 minutes.<\/p>\n

The C rate is used to compare the charging speed of traction batteries with different energy contents. The maximum charging rate, on the other hand, is a single value that certainly allows conclusions to be drawn, but is not meaningful enough for practical use.<\/p>\n

Most electric cars in the compact segment need around 30 minutes to charge from ten to 80 per cent. That corresponds to 1.4C. And Hyundai’s e-GMP does it in 18 minutes, reaching 2.3C. That is the peak of what customers can buy today at a low price.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

By 2030, however, C-rates are expected to rise to 4 or 5. That’s how the car industry charts it. CATL is even faster. The Chinese world market leader recently introduced the Qilin system, which can be equipped with LFP and NMC cells. CATL claims ten (!) minutes for the charging stroke from ten to 80 per cent, which means 4C. Production is scheduled to start in 2023.<\/p>\n

The technical means to achieve this is to drastically increase the cooling and heating power in the system. If the cells are doing well, they can perform at their optimum. Of course, CATL will also have to put up with this factory specification being tested later in the electric car. We are curious about the reality that is so promising on paper.<\/p>\n

So a first-class battery system is an ideal complement to good cells. Sure. And 800 volts are another means. If a charging station offers a maximum of 500 amps and the electric car is designed for 400 volts, that’s just about it at 200 kW. An 800-volt system can theoretically do twice that \u2013 this is where the battery system and cell chemistry set the limit, which is currently around 270 to 300 kW in a production car.<\/p>\n

The third way to increase the C-rate is to improve the anode, for example, by adding silicon to the previously pure graphite anode.<\/p>\n

Some electric car owners suggest that it is not necessary to increase the C-rate further. That might be true for those who mainly charge at home. It is gentle to charge slowly. On the road, however, the opposite is needed. DC infrastructure will always reach its limits as electric mobility ramps up. We can already see that the sometimes yawningly empty DC parks are overcrowded on Sunday afternoons or at the start of the holidays.<\/p>\n

A high C-rate means that the charging spaces are cleared more quickly. That is a step forward that cannot be avoided if electric mobility is to be scaled up.<\/p>\n

Report by Christoph M. Schwarzer<\/em><\/p>\n"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.electrive.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/205006","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.electrive.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.electrive.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.electrive.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/27"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.electrive.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=205006"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.electrive.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/205006\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":223439,"href":"https:\/\/www.electrive.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/205006\/revisions\/223439"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.electrive.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/167804"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.electrive.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=205006"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.electrive.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=205006"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.electrive.com\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=205006"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}