Startups europeas Creo que vamos a necesitar una mejor batería
Startups europeas necesitan mejor batería
El próximo año, una empresa holandesa pondrá una nueva clase de batería en un dron y, si todo sale según lo planeado, ese dron volará un 50% más tiempo de lo que podría con una batería de iones de litio (Li-ion) estándar. Tiempos de vuelo de casi una hora, por ejemplo, en lugar de 34 minutos. El dron mejorado no será más pesado que antes y la nueva batería será incluso más pequeña que la antigua, a pesar de ofrecer más potencia.
Los drones de ala fija y multi-rotor son solo el comienzo. LeydenJar también apunta a los vehículos eléctricos y Tim Aanhane, el desarrollador de negocios de la empresa, 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”, dice 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. Los electrones luego viajan a través de un circuito eléctrico, proporcionando corriente.
Europa necesita mantenerse en la carrera de la tecnología de baterías
Es solo una startup entre muchas en Europa que trabajan en mejorar la tecnología de las baterías. Un objetivo clave para muchos en este campo es lograr altas densidades de energía, baterías que ofrezcan significativamente más potencia que las opciones de Li-ion 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).
Con la investigación y el desarrollo avanzando rápidamente, especialmente en países como China, no hay tiempo que perder. Europa debe desarrollar tecnología de baterías realmente buena y rápida, o arriesgarse a quedarse atrás.
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LeydenJar, que cuenta con más de 70 empleados y ha recaudado 100 millones de euros en financiamiento hasta la fecha, está probando actualmente sus baterías de prototipo. Aanhane y sus colegas planean abrir una gran fábrica en los Países Bajos en 2025. Se espera que la producción anual en el sitio alcance las 100 megavatios-hora de almacenamiento total de batería, aproximadamente equivalente al requisito de energía de hasta 100,000 hogares.
“El silicio como material puede almacenar 10 veces la cantidad de iones de litio que el grafito”, dice Aanhane. Para la batería en su conjunto, eso significa un rendimiento de aproximadamente hasta un 70% más de energía por litro, 1,350 Wh/l o 390 Wh/kg.
La batalla del bulto
LeydenJar dice haber resuelto un problema clave que ha frenado las baterías de ánodo de silicio en el pasado: la hinchazón excesiva. Tradicionalmente, estos ánodos se abultarían considerablemente cuando se cargaban, reduciendo su vida útil y potencialmente volviéndolos inseguros. Para contrarrestar esto, LeydenJar fabrica sus ánodos haciendo crecer pequeñas columnas de silicio, varias micras de grosor, sobre una lámina de cobre.
“Hay espacio entre ellas”, explica Aanhane. “Dentro de estas columnas también hay porosidad”.
Esos espacios cruciales en y alrededor de las columnas de silicio significan que la hinchazón se contiene en su mayoría dentro del material de la batería y la hinchazón general de la celda de la batería es comparable a la de una batería de ánodo de grafito, dice. Aanhane agrega que este comportamiento de hinchazón limitada parece ser estable a lo largo de cientos de ciclos, el proceso de cargar y agotar repetidamente la batería.
Hasta ahora, LeydenJar ha probado sus baterías en unos 500 ciclos y Aanhane sugiere que están buscando superar los 1,000 ciclos. Un beneficio adicional de la tecnología, dice, es que requiere mucha menos energía para producirse que la necesaria para los ánodos de grafito, lo que potencialmente la hace más respetuosa con el medio ambiente. Las pruebas de seguridad también han mostrado que no hay un alto riesgo de incendios o explosiones, hasta ahora, lo cual es una consideración importante en el desarrollo de nueva tecnología de baterías.
Síndrome de China
En los últimos meses, los fabricantes de baterías en Asia han anunciado capacidades más altas en el horizonte, como Gotion, que afirma que su nueva batería Astroinno puede proporcionar a un automóvil eléctrico un rango de 1,000 km. CATL en China es otro a tener en cuenta; la empresa dice que su batería de 500 Wh/kg podría alimentar aviones eléctricos del futuro. Y Toyota, en Japón, dice que está desarrollando una tecnología de batería que podría proporcionar un asombroso rango de 1,500 km en un automóvil 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 cuenta con 16 empleados y ha recibido 16 millones de euros en financiamiento, 11 millones de los cuales han sido en forma de subvenciones y subsidios.
LionVolt está trabajando en baterías de estado sólido que no contienen el litio líquido común en los dispositivos Li-ion estándar. En cambio, utilizan miles de millones de pequeñas columnas entre las cuales fluyen los iones. McGoldrick explica que esta mayor área de superficie dentro de la batería permite aumentar la densidad de energía, hasta 450 Wh/kg.
También afirma que la tecnología de LionVolt no sufre de dendritas, el crecimiento de filamentos metálicos que pueden causar cortocircuitos peligrosos en una batería.
¿Innovar, adaptarse, superar?
Una de las cosas más interesantes sobre el desarrollo de baterías con mayor densidad de energía es la gran variedad de tecnologías que se están desarrollando actualmente. 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 él. 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, hay compensaciones al elegir este enfoque. Las baterías de flujo no son tan eficientes energéticamente como las baterías Li-ion. Aunque Brilloni afirma que deberían tener una vida útil más larga.
Él y sus tres colaboradores están en proceso de establecer su primer laboratorio dedicado y también tienen una pequeña batería prototipo lo suficientemente potente como para suministrar, por ejemplo, energía a una computadora portátil. Brilloni dice que debería ser posible lograr densidades de energía de 500 Wh/kg o más con esta tecnología. Hasta ahora, la empresa ha recaudado 420.000 euros.
Delgadas y flexibles
Finalmente, The Batteries en Polonia ha desarrollado un dispositivo de estado sólido hecho 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 vestibles, dispositivos IoT o iluminación de emergencia autónoma, por ejemplo. Hasta ahora, The Batteries ha recaudado 12,4 millones de dólares (11,9 millones de euros) en financiamiento.
Otra ventaja, agrega Bany, es que la tecnología no sufrirá combustión ni explosiones incluso si hay fallas en la fabricación. The Batteries tiene como objetivo densidades de energía de alrededor de 1.200 Wh/L.
Estos son solo algunos de los enfoques emergentes entre las startups de tecnología de baterías europeas y nadie sabe cuál prosperará en los próximos años. Pero McGoldrick enfatiza que, si Europa quiere destacar en la carrera de las baterías, invertir en tecnología novedosa, lo que significa apostar por empresas jóvenes, es esencial.
“Tenemos que ser más valientes”, dice. “De lo contrario, compraremos todas nuestras baterías a China”.
