Las baterías de iones de litio siguen siendo la tecnología electroquímica de almacenamiento de energía dominante en el mercado mundial. Tal y como se recoge en su nuevo informe de mercado, IDTechEx estima que, solo en 2023, se desplegarán 92,3 GWh de BESS (sistema de almacenamiento de energía en baterías) de iones de litio a nivel mundial en todos los sectores del mercado, incluidos los mercados de almacenamiento en baterías a escala de red, comercial e industrial (C&I) y residencial.

Otras tecnologías de almacenamiento en baterías, como las baterías de flujo redox, las baterías de Na-ion y las baterías de metal-aire, han seguido siendo tecnologías emergentes con un volumen limitado de despliegues en los últimos años.

El crecimiento del mercado de los sistemas de almacenamiento de energía con baterías de iones de litio (BESS) se ha visto facilitado por la rápida reducción de costes de la tecnología y la mejora de sus características de rendimiento gracias a un desarrollo continuo. Los fabricantes de BESS han seguido desarrollando sistemas que prometen mejores propiedades de seguridad y mayores densidades de energía. Estas características de rendimiento son importantes para los clientes de BESS y a menudo se tendrán en cuenta a la hora de adquirir BESS para proyectos a escala de red, junto con, por supuesto, otras métricas cruciales como el coste, la vida útil del ciclo, la duración del almacenamiento y la tasa C. El lanzamiento de tecnologías BESS de «degradación cero», como la tecnología TENER de CATL, también ha despertado interés en el sector. La continua innovación tecnológica contribuirá a facilitar el dominio de los BESS de iones de litio en el mercado de almacenamiento de baterías estacionarias en los próximos años. El informe de IDTechEx «Batteries for Stationary Energy Storage 2025-2035: Markets, Forecasts, Players, and Technologies», sugiere que el mercado de BESS de iones de litio alcanzará un valor de 109.000 millones de dólares en 2035.

El cambio y el dominio de la química LFP

Durante la última década, las químicas NMC y LFP han sido las más utilizadas para los BESS de iones de litio. La química LFP es menos costosa debido a la ausencia de cobalto y níquel en el cátodo, tiene un ciclo de vida más largo y, en general, presenta un menor riesgo de fuga térmica (por lo que se considera potencialmente más segura). Por lo tanto, la división química de los BESS de iones de litio desplegados ha ido cambiando gradualmente hacia una parte más dominante de LFP debido a estas ventajas. Aunque la mayor parte de la producción de células de LFP se concentra en China, se están anunciando más planes de gigafábricas, lo que hará que la fabricación y el suministro de células de LFP para BESS se localicen más en distintos países a lo largo de la próxima década.

Instalaciones anuales mundiales de almacenamiento en baterías de iones de litio por composición química (%). Fuente: IDTechEx

Evolución de la densidad energética de los BESS
A pesar de estas ventajas, las pilas LFP poseen una densidad energética inferior a la de las pilas NMC. La densidad energética es un parámetro importante en el sector de los vehículos eléctricos (VE) de altas prestaciones, ya que los paquetes de baterías para VE con mayor densidad energética facilitan una mayor autonomía de conducción. Sin embargo, la densidad energética ha sido históricamente un factor menos crucial para las aplicaciones de almacenamiento de energía estacionarias. Sin embargo, cada vez son más los fabricantes e integradores de BESS que se pasan a la LFP, por lo que las diferencias de rendimiento entre las tecnologías de los distintos actores son cada vez menos extremas. Por lo tanto, la optimización de la densidad energética a nivel de sistema es cada vez más importante para diferenciarse y posicionarse en un mercado cada vez más competitivo. Esto se ha logrado mediante el uso de células LFP con factores de forma más grandes. Las células con factores de forma más grandes poseen una mayor energía. Sin embargo, y lo que es más importante, el uso de células con factores de forma más grandes ha hecho que se dedique más volumen del contenedor BESS a las células en lugar de al espacio muerto, la gestión térmica o los sistemas de conversión de potencia (PCS), aumentando así la densidad energética a nivel de sistema. De este modo, se ahorra espacio a los clientes cuyos proyectos tienen más limitaciones espaciales. Además, como se necesitarían menos sistemas en contenedores para una capacidad de proyecto dada (MWh), esto podría suponer un ahorro de costes para los clientes a nivel de proyecto debido a la reducción de los tiempos de instalación.

Narada Power anunció el uso de celdas de 320 Ah, con una densidad energética volumétrica de 390 Wh/L, para un BESS en contenedor de 20 pies y 5,11 MWh. CATL también anunció su nuevo BESS de 6,25 MWh en contenedor de 20 pies, denominado TENER, en el que las células utilizadas tienen una densidad energética de 430 Wh/L. Si bien esto supone un aumento del ~25% en la densidad energética a nivel de sistema en comparación con muchos de los BESS de 5 MWh lanzados por los fabricantes chinos de BESS en el último año, CATL también ha afirmado que la tecnología presenta una degradación cero en los primeros cinco años de uso.

Afirmaciones sobre la degradación cero de los BESS

CATL informó del desarrollo de SEI biomiméticos y electrolitos de autoensamblaje como facilitadores del rendimiento de «degradación cero». Biomimético suele referirse a estructuras, procesos o métodos de producción que copian o se inspiran en estructuras o procesos biológicos. Como se explica en el informe de IDTechEx, es probable que la afirmación de «degradación cero» sea una combinación de factores que van más allá del diseño de la SEI y el electrolito y que se extienda al uso de aditivos de prelitiación durante la fabricación de las pilas. Además, el funcionamiento del sistema de gestión de la batería (BMS) puede verse alterado a lo largo de la vida útil de la batería para que el cliente perciba que la batería sufre «degradación cero» cuando, en realidad, las celdas seguirán sufriendo algún tipo de degradación. El informe de IDTechEx profundiza en el análisis de la «degradación cero» de los BESS CATL y en cómo puede lograrse o percibirse.

Perspectivas de la tecnología de almacenamiento con baterías de ion-litio

Las baterías de iones de litio seguirán siendo la tecnología BESS dominante a medio plazo. La tecnología se conoce bien y se ha demostrado con éxito en proyectos a escala de red que alcanzan los GWh. Los despliegues anuales de BESS de iones de litio han crecido en todo el mundo a un ritmo notable, alcanzando más de 90 GWh en 2023. El desarrollo continuo de tecnologías por parte de los fabricantes de células y BESS para mejorar las características de rendimiento ayudará a las tecnologías de iones de litio a mantener el dominio del mercado. La innovación continua también será clave para que cualquier actor siga siendo competitivo, sobre todo teniendo en cuenta que cada vez más actores han pasado a adoptar la química LFP. En el pasado, las diferencias de rendimiento y coste de los BESS de iones de litio eran más extremas entre las tecnologías que utilizaban células LFP que NMC. Esto permitía a las empresas que vendían estos sistemas expresar más fácilmente las ventajas de su tecnología. En el mercado actual, los fabricantes de BESS han lanzado BESS de iones de litio con mayores densidades energéticas a nivel de sistema para elevar su posición en el mercado, al tiempo que aportan posibles reducciones de costes para los clientes a nivel de proyecto. Esto se ha logrado utilizando células con factores de forma más grandes, y se espera que esta tendencia clave continúe y que un número creciente de actores adopte esta estrategia.