Advertencia sobre baterías de iones de litio: tenga cuidado con el bloqueo prematuro

¡Compártelo!

Todo el mundo habla de un nuevo estudio que describe cómo el costo de las baterías de iones de litio para el almacenamiento de energía estacionaria se ha reducido en un 97% desde la década de 1990. Es un logro asombroso, pero sería un error dejar que la conversación se detuviera allí. El nuevo estudio no es un ejercicio de porristas. En cambio, es una advertencia en contra de poner demasiados huevos en una canasta de tecnología y un argumento para continuar explorando nuevas químicas y materiales.

¿Qué tiene de malo una caída del 97% en el costo de las baterías de iones de litio?

No es ningún secreto que el costo de las baterías de iones de litio se ha desplomado. El nuevo estudio analiza las fuerzas que realmente operan detrás de la caída de costos, con un enfoque en el lado de la fabricación.

Hasta ahora, estas fuerzas no se han entendido completamente, y mucho menos se han confirmado, desde la perspectiva de los datos. El estudio despliega un nuevo marco de modelado cuantitativo para arrojar nueva luz sobre el tema, tomando prestado de un concepto utilizado para estudiar la tecnología energética.

Teniendo en cuenta el rápido crecimiento del mercado de vehículos eléctricos y el almacenamiento de energía estacionario, es tentador suponer que las economías de escala han sido el factor más importante. Después de todo, los principales fabricantes de automóviles y las partes interesadas en el almacenamiento de energía han estado aprovechando el mercado de las baterías de iones de litio, y los fabricantes han llenado la demanda con fábricas de baterías más grandes y rápidas.

Más baterías, más rápido … o no

La identificación de los factores principales detrás del costo de las baterías de iones de litio ayudaría a los directores ejecutivos a orientar los dólares del sector privado en una dirección más eficiente para futuras inversiones.

Teniendo en cuenta la urgencia de la acción climática, el nuevo estudio también podría ayudar a los responsables políticos del gobierno a dirigir billones de fondos de los contribuyentes para acelerar la fabricación de baterías de iones de litio.

O no, según sea el caso. Si las economías de escala son el factor principal en la caída de costos, la solución es simplemente aumentar el volumen y el ritmo de fabricación de baterías. Trabajar con mayor eficiencia a lo largo de la cadena de suministro de baterías también ayudaría.

Sin embargo, el nuevo estudio llegó a una conclusión diferente. Los autores señalan que las economías de escala han desempeñado un papel importante, pero atribuyen la mayor parte de la disminución de costos durante el período comprendido entre fines de la década de 1990 y principios de la de 2010 a las mejoras en la densidad de carga celular.

En otras palabras, ciencia.

¿Pero que significa todo esto?

Puede obtener el estudio completo, con un detalle insoportablemente preciso, de la revista de código abierto de la Royal Chemistry Society. Ciencias de la energía y el medio ambiente bajo el título, “Determinantes de Disminución del costo de la tecnología de baterías de iones de litio,” escrito por

“Encontramos que la mayor parte del cambio de costos fue impulsada por la investigación y el desarrollo públicos y privados, que estimamos contribuyó con la mayor parte de la reducción de costos observada, con una menor contribución de las economías de escala”, explican.

“Nuestros resultados indican que la diversidad química accesible a las tecnologías de iones de litio podría ayudar a explicar su rápida mejora. Además, nuestros resultados sugieren que, dadas las políticas e inversiones adecuadas, esta diversidad podría presentar oportunidades para mejorar y reducir aún más los costos de las tecnologías de almacenamiento electroquímico ”, añaden.

“Sin embargo, es posible que se necesiten políticas públicas para ayudar a evitar el bloqueo prematuro, que puede resultar de las fuerzas del mercado que favorecen las tecnologías establecidas”, concluyen (énfasis agregado).

¡Bingo!

¿Qué podría ser mejor que una caída del 97% en el costo de las baterías de iones de litio?

En general, el estudio justifica continuar aumentando la inversión en investigación y desarrollo de baterías, ya sea de iones de litio o alguna química nueva, como la estrategia más efectiva para continuar reduciendo el costo del almacenamiento de energía tipo batería.

Los autores también señalan áreas de interés especialmente significativas. Según sus modelos, alrededor del 23% de la mayor parte de la caída de costos se puede atribuir a un aumento en la capacidad de carga del cátodo, que casi se duplicó.

“Esta casi duplicación es la consecuencia de muchas mejoras, incluidos aumentos en las capacidades de carga específica reversible y densidad de carga de los materiales activos de electrodos, que han sido un foco importante de los esfuerzos de investigación y desarrollo”, escriben.

Los autores señalan que las mejoras en los procesos de fabricación también marcaron la diferencia, junto con las curvas de aprendizaje y otros factores.

Almacenamiento de energía sostenible: no es solo la batería

El estudio se enfoca como un láser en el costo de fabricar baterías de iones de litio en el pasado, pero también deben abordarse otras cuestiones de política si las baterías de iones de litio están destinadas a gobernar el futuro.

Obtener el litio para baterías de iones de litio puede ser una pesadilla para el medio ambiente y los derechos humanos si no se regula adecuadamente. Aquí en los EE. UU. minería de litio también está chocando con el conflicto con las culturas indígenas. Se están desarrollando métodos alternativos de obtención de litio de menor impacto, pero aún faltan años para la comercialización total.

El reciclaje de baterías de iones de litio será otro hueso duro de roer. Durante años, la industria mundial del reciclaje de baterías se ha ocupado de las baterías recargables que se utilizan para dispositivos en el rango de pequeños a pequeños. La remodelación y ampliación de las industrias automotriz y de almacenamiento de energía a gran escala será una tarea enorme. Aún así, el costo de regular la industria mundial del reciclaje podría reducir las ganancias en los costos de fabricación.

La probabilidad de que se pida a los fabricantes de baterías de iones de litio que rindan cuentas de los costos del ciclo de vida es cada vez mayor, y eso podría atenuar el impacto de cualquier caída futura en el costo de fabricación. La economía mundial se está moviendo hacia un modelo de principio a fin en el que los impactos del abastecimiento, la eliminación y el reciclaje juegan un papel más importante que en el pasado.

Los fabricantes y los ingenieros industriales están comenzando a tener en cuenta los impactos del ciclo de vida en el diseño del producto, en parte en respuesta a la demanda de los consumidores. Tal como se aplica al campo del almacenamiento de energía en baterías, eso significa que las nuevas químicas deben demostrar un enfoque más holístico de la sostenibilidad, incluso cuando los costos continúan bajando.

¿Qué sigue para las baterías de iones de litio?

El nuevo énfasis en los impactos del ciclo de vida ayuda a construir el caso de I + D presentado por Ziegler, Song y Trancik.

“La diversidad química disponible para el almacenamiento de energía electroquímica puede brindar una oportunidad para limitar el bloqueo”, escriben. “La gran cantidad de opciones disponibles para las tecnologías de almacenamiento electroquímico aumenta la probabilidad de que las tecnologías de iones de litio no sean la opción óptima para todas las aplicaciones”.

Argumentan que el equilibrio del apoyo a la I + D con las políticas de mercado funcionó para las baterías de iones de litio y podría hacer lo mismo para las tecnologías emergentes en el área de la tecnología de almacenamiento de energía estacionaria.

“Asegurar que las inversiones en investigación sobre almacenamiento de energía aprecien el potencial de esta diversidad, y no solo se apliquen a las tecnologías con los costos más bajos en la actualidad, podría ayudar a evitar el bloqueo prematuro”, enfatizan.

Dado que el tema es el almacenamiento de energía estacionaria, vale la pena mencionar que la nueva química de almacenamiento de energía de tipo batería no es la única opción que puede surgir. Las opciones mecánicas, como los sistemas de almacenamiento de energía basados ​​en la gravedad, también están comenzando a surgir junto con la energía solar de concentración y otros sistemas térmicos.

Incluso puede haber un lugar para el humilde volante en el brillante campo de almacenamiento de energía verde del futuro. Si tiene alguna idea al respecto, déjenos una nota en el hilo de comentarios.

Mientras tanto, es mejor que los fanáticos de las químicas de almacenamiento de energía alternativa se pongan manos a la obra si quieren ganarle a las baterías de iones de litio. El verano pasado, el Departamento de Energía de EE. UU. Publicó una hoja de ruta destinada a impulsar a la nación a asumir un papel de liderazgo en el mercado mundial de baterías de iones de litio.

Sigueme en Twitter @TinaMCasey.

Foto (captura de pantalla): bancos de baterías estacionarias de iones de litio a través del Departamento de Energía de EE. UU.

.
Y ahora, volvemos a vernos una nueva vez. ¡Hasta la próxima!

¡Compártelo!

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *