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Jul 10, 2023

Startups europeas: creo que vamos a necesitar una batería mejor

El año que viene, una empresa holandesa instalará un nuevo tipo de batería en un dron y, si todo va según lo previsto, ese dron volará un 50% más de lo que podría hacerlo con un ion de litio estándar (Li-ion).

El año que viene, una empresa holandesa colocará un nuevo tipo de batería en un dron y, si todo va según lo planeado, ese dron volará un 50% más de lo que podría hacerlo con una batería estándar de iones de litio (Li-ion). Tiempos de vuelo de casi una hora, digamos, en lugar de 34 minutos. El dron mejorado no será más pesado que antes y la nueva batería será más pequeña que la anterior, a pesar de ofrecer más energía.

Los drones de ala fija y multirotores son sólo el comienzo. LeydenJar también apunta a los vehículos eléctricos y Tim Aanhane, el desarrollador de negocios de la compañía, estima que las baterías de la empresa podrían permitir que un automóvil eléctrico alcance una autonomía de 800 o 900 km, aproximadamente el doble del estándar actual del mercado.

"La industria de las baterías avanza rápidamente", afirma Aanhane. La batería de Leydenjar utiliza un ánodo de silicio, en lugar de grafito. Este componente, también conocido como electrodo negativo, es donde las partículas cargadas negativamente llamadas iones pierden electrones. Luego, los electrones viajan a través de un circuito eléctrico, proporcionando corriente.

Es sólo una startup entre muchas en Europa que trabajan para mejorar la tecnología de las baterías. Un objetivo clave para muchos en este espacio son las altas densidades de energía: baterías que ofrecen significativamente más energía que las opciones de iones de litio existentes. Esto tiende a medirse en términos de la cantidad de energía disponible en vatios hora (Wh) por unidad de volumen (litros, l) o masa (kilogramos, kg).

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Con la investigación y el desarrollo a toda velocidad, especialmente en países como China, no hay tiempo que perder. Europa debe idear una tecnología de baterías realmente buena y rápida, o se quedará atrás.

LeydenJar, que cuenta con una plantilla de más de 70 personas y ha recaudado 100 millones de euros en financiación hasta la fecha, está probando actualmente sus prototipos de baterías. Aanhane y sus colegas planean abrir una gran fábrica en los Países Bajos en 2025. Se pretende que la producción anual en el sitio alcance los 100 megavatios hora de almacenamiento total en baterías, aproximadamente el equivalente a las necesidades energéticas de hasta 100.000 hogares.

“El silicio como material puede almacenar diez veces más iones de litio que el grafito”, afirma Aanhane. Para la batería en su conjunto, esto significa un rendimiento de aproximadamente hasta un 70% más de energía por litro: 1.350 Wh/l o 390 Wh/kg.

LeydenJar dice que ha resuelto un problema clave que ha frenado las baterías de ánodo de silicio en el pasado: la hinchazón excesiva. Tradicionalmente, estos ánodos se abultaban considerablemente cuando se cargaban, lo que reducía su vida útil y los hacía potencialmente inseguros. Para contrarrestar esto, LeydenJar fabrica sus ánodos haciendo crecer pequeñas columnas de silicio, de varios micrómetros de espesor, sobre láminas de cobre.

"Hay espacio entre ellos", explica Aanhane. "Dentro de estas columnas también hay porosidad".

Esos espacios cruciales dentro y alrededor de las columnas de silicio significan que el abultamiento está contenido en su mayor parte dentro del propio material de la batería y la hinchazón de la celda de la batería en general es comparable a la de una batería de ánodo de grafito, dice. Aanhane añade que este comportamiento de hinchazón limitado parece estable a lo largo de cientos de ciclos: el proceso de cargar y agotar repetidamente la batería.

Hasta la fecha, LeydenJar ha probado sus baterías durante aproximadamente 500 ciclos y Aanhane sugiere que su objetivo es superar los 1.000 ciclos. Un beneficio adicional de la tecnología, afirma, es que su producción requiere mucha menos energía que la necesaria para los ánodos de grafito, lo que potencialmente la hace más respetuosa con el medio ambiente. Las pruebas de seguridad tampoco han demostrado hasta ahora que haya un alto riesgo de incendios o explosiones, lo cual es una consideración importante en el desarrollo de nueva tecnología de baterías.

En los últimos meses, los fabricantes de baterías en Asia han anunciado mayores capacidades en el horizonte, y Gotion, por ejemplo, afirma que su nueva batería Astroinno puede proporcionar un automóvil eléctrico con 1.000 km de autonomía. CATL en China es otro a tener en cuenta; La empresa afirma que su batería de 500 Wh/kg podría alimentar los aviones eléctricos del futuro. Y Toyota, en Japón, dice que está desarrollando una tecnología de batería que podría proporcionar una asombrosa autonomía de 1.500 kilómetros en un coche eléctrico para 2027.

"Nuestra dependencia de China para esta industria en evolución ya está creciendo a un ritmo increíble", reconoce Karl McGoldrick, director ejecutivo y cofundador de LionVolt, otra startup de tecnología de baterías con sede en los Países Bajos. La empresa tiene 16 empleados y ha recibido 16 millones de euros de financiación, 11 millones de euros de los cuales han sido en forma de subvenciones y subvenciones.

LionVolt está trabajando en baterías de estado sólido que no contienen el litio líquido común en los dispositivos de iones de litio estándar. En lugar de ello, utilizan miles de millones de diminutos pilares entre los cuales fluyen los iones. McGoldrick explica que esta mayor superficie dentro de la batería permite mayores densidades de energía, de 450 Wh/kg.

También afirma que la tecnología de LionVolt no sufre de dendritas, el crecimiento de filamentos metálicos que pueden provocar cortocircuitos peligrosos en una batería.

Una de las cosas más interesantes sobre el desarrollo de baterías de mayor densidad de energía es la gran variedad de tecnologías actualmente en marcha. En Italia, la startup Bettery, una empresa derivada de la Universidad de Bolonia, está trabajando en una batería de flujo que utiliza electrodos semisólidos.

En este caso, el semisólido es un fluido con partículas suspendidas en su interior. Alessandro Brilloni, cofundador, dice que él y sus otros tres cofundadores han encontrado una manera de evitar que las partículas se depositen en un sedimento.

Sin embargo, existen ventajas y desventajas al elegir este enfoque. Las baterías de flujo no son tan eficientes energéticamente como las baterías de iones de litio. Aunque Brilloni afirma que deberían tener una vida útil más larga.

Él y sus tres colaboradores están ahora en el proceso de establecer su primer laboratorio dedicado y también tienen un pequeño prototipo de batería lo suficientemente potente como para alimentar, digamos, una computadora portátil. Brilloni dice que con esta tecnología deberían ser posibles densidades de energía de 500 Wh/kg o más. La empresa ha recaudado 420.000 euros hasta la fecha.

Finalmente, The Battery en Polonia ha desarrollado un dispositivo de estado sólido fabricado con un electrolito a base de polvo que, según la empresa, reduce en gran medida los costos de producción.

La portavoz Izabela Bany sugiere que las baterías, que podrían fabricarse en formatos delgados y flexibles, pronto podrían alimentar sensores, dispositivos portátiles, dispositivos IoT o iluminación de emergencia autónoma, por ejemplo. The Battery ha recaudado 12,4 millones de dólares (11,9 millones de euros) en financiación hasta el momento.

Otro beneficio, añade Bany, es que la tecnología no sufrirá combustión ni explosiones, incluso si hay defectos de fabricación. Las baterías apuntan a densidades de energía de alrededor de 1200 Wh/L.

Estos son solo algunos de los enfoques que están surgiendo entre las nuevas empresas europeas de tecnología de baterías y nadie sabe cuál prosperará en los próximos años. Pero McGoldrick enfatiza que, si Europa quiere ocupar un lugar destacado en la gran carrera de las baterías, entonces invertir en tecnología novedosa, lo que significa apostar por empresas jóvenes, es esencial.

"Tenemos que ser más valientes", afirma. "De lo contrario, compraremos todas nuestras baterías en China".

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