A medida que los fabricantes de automóviles compiten para desarrollar automóviles eléctricos a batería, compiten constantemente por cualquier cosa que les dé una ventaja sobre sus rivales.
Después de anunciar que esperaba producir sus baterías de «estado sólido» a partir de 2027, Toyota reveló el martes sus ambiciones de reducir a la mitad el tamaño y el costo de las unidades de energía de sus vehículos eléctricos para hacerlos más seguros y permitir que se carguen más rápido.
Pero a pesar del optimismo del grupo automovilístico japonés, esta tecnología de batería del santo grial ha eludido a la industria durante mucho tiempo.
Más pequeño, más ligero, más seguro y más rápido
Desde el Tesla más caro hasta el Fiat más barato, los vehículos eléctricos actualmente en el mercado utilizan baterías que tienen electrolitos líquidos de iones de litio.
El electrolito permite que la corriente pase a través de la batería entre los dos electrodos, el ánodo y el cátodo, generando la energía.
Pero los vehículos eléctricos que funcionan con baterías líquidas tienen varias deficiencias bien documentadas, como ser muy pesados y tardar mucho más en recargarse que los coches de gasolina. También pueden incendiarse, especialmente si las baterías se sobrecalientan.
La llamada tecnología de batería de estado sólido, que utiliza un electrolito sólido, tiene el potencial de abordar estas preocupaciones.
Las baterías pueden contener mucha más energía, haciéndolas más pequeñas sin comprometer el alcance. Son capaces de cargarse muy rápidamente sin calentarse, lo que los hace mucho más seguros.
Toyota dijo que esperaba que su EV alimentado por baterías de estado sólido tuviera un alcance de 1200 km, más del doble del alcance de su EV actual, y un tiempo de carga de 10 minutos o menos.
Donde el ánodo y el cátodo se encuentran
A pesar de años de inversión global, la tecnología aún es incipiente.
Por lo tanto, establecer una línea de tiempo exacta es difícil.
Toyota dice que cree que puede comercializar la tecnología en un vehículo para 2027. Aunque solo faltan cuatro años para esto, reemplaza un objetivo anterior de 2025 que el fabricante de automóviles estableció originalmente en 2017 y luego reafirmó en 2021, cuando dijo que pensó que podría use las baterías en un modelo híbrido.
“La alta dirección. . . me ha preguntado si realmente podemos hacerlo [by 2027]”, dijo el martes Keiji Kaita, el principal experto en baterías de Toyota y presidente de su centro de investigación y desarrollo para la neutralidad de carbono. “Pero les estoy presentando evidencia mientras trabajamos en ello”.
Sin embargo, a pesar de su confianza, los investigadores de baterías han sido testigos de que los horarios se retrasan una y otra vez.
“Muchos desarrolladores han estado diciendo ‘en cinco años’ durante los últimos 10 años”, dijo Victoria Hugill, analista de investigación de baterías en la consultora Rho Motion.
Los expertos también esperan que las baterías semisólidas lleguen al uso comercial antes que las completamente sólidas.
El principal desafío para los desarrolladores de baterías de estado sólido es lograr un contacto sólido entre los electrodos, donde se almacenan los iones de litio, y los electrolitos que facilitan el movimiento entre ellos, agregó.
Shirley Meng, profesora de baterías en la Universidad de Chicago, dijo en una conferencia del Financial Times que las baterías de estado sólido también necesitaban operar a cierta presión “para funcionar a su nivel óptimo”, lo que sigue siendo un desafío tecnológico para los fabricantes. “Esto debe resolverse antes de que la tecnología realmente pueda despegar”, agregó.
Buscando la ventaja tecnológica
Durante mucho tiempo, Toyota se ha resistido a adoptar autos totalmente eléctricos de la misma manera que lo han hecho sus rivales más grandes, como VW y Ford.
Argumenta que son demasiado costosos para los mercados en desarrollo, que la carga será difícil en países con redes eléctricas deficientes y que el uso de los recursos limitados de litio del mundo en híbridos reducirá las emisiones generales más rápido.
Sin embargo, la tecnología de estado sólido, que es mucho más costosa de producir que los sistemas de baterías tradicionales y aún requiere energía para recargarse, no parece abordar todas estas preocupaciones.
A medida que aumenta la competencia para desarrollar baterías de estado sólido, llegar primero al mercado sin duda ayudaría a Toyota a obtener una ventaja en un segmento en el que ha sido más lento que sus rivales para lanzar modelos.
El grupo japonés argumenta que su experiencia de 20 años con baterías híbridas lo ayudará a desarrollar mejores vehículos eléctricos. Sin embargo, no se espera que su principal lanzamiento en vehículos eléctricos comience hasta mediados de esta década.
A pesar de la fanfarria en torno a su anuncio, los propios ejecutivos de Toyota insisten en que no apuestan solo por las baterías de estado sólido y esperan que se realicen más avances tecnológicos con las baterías de iones de litio líquido.
“En realidad, no consideramos que las baterías de estado sólido sean la solución definitiva”, dijo el director de tecnología de Toyota, Hiroki Nakajima.
La competencia de baterías de estado sólido se acelera
Quizás, como era de esperar, muchos fabricantes de automóviles están invirtiendo en la tecnología, con la esperanza de ganar terreno en los vehículos eléctricos. BMW ha dicho que comenzará a probar las células de estado sólido este año, con un vehículo de desarrollo esperado tentativamente antes de 2025. Sin embargo, no espera de manera realista la fabricación convencional hasta el final de la década.
Nissan ya ha presentado un prototipo de instalación de baterías en Japón mientras trabaja para producir un vehículo utilizando la tecnología en 2028, un año después del último objetivo de Toyota. La compañía dijo que esperaba reducir los costos de la batería a $75 por kilovatio hora durante 2028 y a $65/kWh más adelante, lo que haría que sus vehículos eléctricos costaran lo mismo que los vehículos de gasolina.
Kaita de Toyota agregó que la compañía intentará resolver el problema de los altos costos simplificando la cantidad de procesos necesarios para fabricar materiales para baterías.
Empresas emergentes como QuantumScape, respaldada por Bill Gates y Volkswagen, también han estado desarrollando tecnología de baterías de estado sólido.
En 2015, el fabricante de aspiradoras Dyson compró Sakti3, una nueva empresa de estado sólido, que creía que la ayudaría a entrar en la industria automotriz. Los retrasos en la tecnología fueron una de las razones por las que en 2019 retiró los planes para fabricar un vehículo.
Sin embargo, la compañía continuó desarrollando su sistema de baterías y está construyendo una fábrica en Singapur que se espera que produzca algún tipo de baterías no líquidas a partir de 2025, lo que sugiere que ya ha logrado un avance significativo.
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Mostrando sus ambiciones
Desde el nombramiento de un nuevo presidente en abril, Toyota ha tratado de renovar su imagen como un rezagado de vehículos eléctricos, luego de la presión de los accionistas para que explique cómo planea mantenerse a la vanguardia en la carrera mundial por los vehículos que funcionan con baterías.
En junio, el fabricante de automóviles japonés llevó a los reporteros a un recorrido inusual por su centro técnico cerca del Monte Fuji, donde mostró no solo sus ambiciones para las baterías de iones de litio líquidas y de estado sólido de próxima generación, sino también nuevos métodos de fabricación que lo harán más simple. y más rápido para producir vehículos eléctricos.
“No somos muy buenos para promocionarnos y como somos demasiado cautelosos, la gente solo se da cuenta de que estábamos trabajando [on a certain technology] una vez que se completa el producto”, dijo Kaita, revelando que la compañía ya había logrado avances tempranos en cuestiones de durabilidad de las baterías de estado sólido hace tres años.
Los ejecutivos han revelado habitualmente pocos detalles sobre su «avance tecnológico», y Nakajima solo dice que la empresa ha encontrado un material prometedor para las baterías de estado sólido.
Esto ha llevado a algunos accionistas a cuestionar el progreso de Toyota, diciendo que la falta de detalles sobre el «avance» específico no los dejó convencidos de que podría lograr la meta para 2027, y preguntando si el anuncio solo tenía la intención de aplacar las preocupaciones de los inversores sobre su rendimiento general. enfoque EV.
Sin embargo, Toyota se mantiene firme en la fecha. “2027 será un desafío para nosotros”, dijo Nakajima, “pero no es que no tengamos ninguna base [for the date].”
Información adicional de Eri Sugiura y Harry Dempsey en Londres