Los conductores de vehículos eléctricos y los usuarios intensivos de smartphones llevan tiempo entusiasmados con la perspectiva de las baterías con ánodo de silicio, que prometen aumentar drásticamente la densidad de energía y reducir los tiempos de carga.
Varias empresas han estado trabajando en ánodos de silicio durante la última década, y la tecnología ya comenzó a aparecer en la electrónica de consumo. El fabricante de wearables Whoop, por ejemplo, utiliza materiales de Sila, mientras que las baterías de Group14 se encuentran en una variedad de smartphones.
Pero el verdadero premio es el mercado de los vehículos eléctricos, que supera en un orden de magnitud al de la electrónica de consumo, según Benchmark Minerals. Sin embargo, para ingresar en este sector, las startups necesitan producir material de ánodo de silicio en cantidades mucho mayores de lo que lo han hecho hasta ahora.
Para alcanzar esa escala, Group14 anunció el jueves que comenzó la producción en su fábrica BAM-3 en Corea del Sur. La instalación tiene la capacidad de producir hasta 2.000 toneladas métricas de materiales para baterías de silicio al año, suficiente para almacenar 10 gigavatios-hora de energía, lo que equivale a unas 100.000 unidades de vehículos eléctricos de gran autonomía.
“Es un gran logro para nosotros, y creo que también lo es para la industria”, dijo Rick Luebbe, cofundador y CEO de Group14, a TechCrunch.
La fábrica BAM-3 se construyó como una empresa conjunta entre Group14 y SK, el fabricante coreano de baterías. SK poseía el 75% del proyecto, pero vendió su participación a Group14 el verano pasado.
“SK tuvo sus propios desafíos: financieros y también la necesidad de replantear sus estrategias de baterías y materiales para baterías al mismo tiempo”, comentó Luebbe. “Eso nos abrió una gran oportunidad para adquirirla de SK.”
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La startup ha estado trabajando con varias empresas, incluida la división de baterías de Porsche, Cellforce Group, StoreDot, Molicel y Sionic. Porsche también invirtió en Group14 a través de su brazo de capital de riesgo.
La mayoría de las baterías modernas utilizan carbono como material del ánodo. Funciona bastante bien, pero los científicos saben desde hace tiempo que el silicio, que puede almacenar hasta 10 veces más iones de litio, sería mejor para el almacenamiento de energía si tan solo pudieran resolver problemas de durabilidad: los ánodos de silicio puro tienden a hincharse y desintegrarse rápidamente, lo que los hace poco aptos para ciclos de carga repetidos durante varios años.
La solución de Group14 es una estructura de carbono duro que sostiene minúsculas partículas de silicio en su lugar, evitando que el ánodo se hinche o desmorone. Dicha estructura está llena de diminutos poros que permiten el paso de los iones de litio y electrones. Además, ayuda a que el ánodo se cargue rápidamente sin degradarse.
Algunos de los clientes de Group14, como Sionic, están utilizando ánodos de silicio para incrementar la densidad energética hasta en un 50%. Otros, como Molicel, se centran en explotar la capacidad de carga ultrarrápida del silicio, con un diseño que puede cargar una batería de vacía a completa en tan solo 90 segundos.
Este tipo de aplicación del ánodo de silicio podría revolucionar el mercado de los vehículos eléctricos. El fabricante chino BYD ya apunta a desarrollar esta capacidad: la semana pasada presentó un nuevo paquete de batería que puede cargarse de 10% a 70% en solo cinco minutos. (Luebbe está convencido de que BYD emplea silicio-carbono en su nueva batería. “Tiene que ser así”, afirmó.)
Si las redes de carga pudieran adaptarse a un vehículo eléctrico así, la ansiedad por la autonomía sería cosa del pasado. Hoy, los fabricantes de autos buscan ofrecer entre 300 y 400 millas de autonomía principalmente para calmar los temores del consumidor, pero alcanzar esas cifras requiere baterías grandes que suman peso, volumen y costo. La carga ultrarrápida —que permite agregar autonomía útil en segundos— podría hacer que los fabricantes reduzcan el tamaño de los paquetes de baterías, ahorrando costos y peso.
“Tengo una Rivian con una batería de 130 kilovatios-hora, que es carísima”, dijo Luebbe. Pero con la carga flash, ideas como la carga inductiva en los semáforos —que hoy pueden parecer descabelladas— empiezan a volverse más viables, agregó. “Nunca más pensarías en cargar el auto.”
