La densidad energética de las baterías de los vehículos eléctricos sigue aumentando, pero la innovación no se limita a las celdas de las baterías. Gran parte de la mejora también procede de la forma en que se empaquetan las celdas. En general, esto significa que los materiales que se utilizan en todo el paquete están disminuyendo en cantidad.

A medida que los proveedores de materiales intentan aprovechar el rápido crecimiento del mercado de los vehículos eléctricos, ¿cuáles son algunas de las oportunidades que se abren mientras la intensidad de los materiales sigue disminuyendo?

Desde 2015, la intensidad de los materiales en el pack (excluyendo las celdas) ha disminuido en más de un 50% por kWh. Esta es parte de la razón por la que las baterías de LFP están volviendo a entrar en el mercado a lo grande. La menor densidad energética de las LFP se ve compensada en cierta medida por la mayor eficiencia de embalaje que pueden lograr los fabricantes de equipos originales y baterías. Un buen ejemplo de ello es la batería Blade de BYD, en la que las celdas Blade LFP de factor de forma muy largo abarcan todo el ancho del pack y se apilan directamente en un diseño de celda a celda. Este enfoque mejora enormemente la relación célula-paquete, en el caso concreto de BYD, de aproximadamente el 40% al 60% (volumétricamente).

A pesar de esta disminución de la intensidad de material por vehículo, hay varios materiales que se mantendrán, ya que proporcionan una funcionalidad básica al paquete. Con el rápido crecimiento del mercado de los vehículos eléctricos, la demanda de estos materiales seguirá creciendo a pesar de la disminución de la utilización por vehículo. Algunos ejemplos de estos materiales son la carcasa, los componentes de gestión térmica (placas frías, mangueras de refrigerante y otros), la protección contra incendios, las barras colectoras, el aislamiento eléctrico y otros materiales entre celdas.

La clave de todos estos materiales es reducir el peso y los costes. Pero para todo lo intercelular, ser multifuncional es cada vez más importante. Al reducirse los materiales auxiliares y la estructura del paquete, los materiales intercelulares tienen que desempeñar más funciones. Mientras que hasta ahora era habitual aplicar varias capas de materiales para proporcionar aislamiento térmico y eléctrico, compresión y protección contra incendios, los nuevos materiales tendrán que proporcionar varias de estas funciones. Aunque pueden costar más por sí solos, podrían sustituir a otros muchos materiales, lo que simplificaría la fabricación y reduciría el coste del sistema.

La carcasa de la batería (o bandeja, tapa, estructura, etc.) seguirá siendo siempre un componente clave del pack, aunque éste empiece a estar más integrado en el vehículo. En este caso, los metales son la opción más común, utilizándose a menudo el acero para el soporte estructural y el aluminio por su ligereza. El mercado de la automoción tiene amplia experiencia en la fabricación y aplicación de estos materiales. Sin embargo, cada vez hay más interés por los componentes de materiales compuestos o polímeros para reducir el peso, crear geometrías más específicas y ofrecer otras funcionalidades. IDTechEx calcula que una carcasa de materiales compuestos, sin incluir los cambios estructurales, podría aumentar la densidad energética de una batería hasta en un 7% (es posible lograr más mejoras con diseños personalizados). Aunque esta cifra pueda parecer pequeña, como las mejoras de la densidad energética empiezan a disminuir, cualquier pequeño cambio es significativo.

Las cubiertas de baterías compuestas son cada vez más comunes, con ejemplos como el Mustang Mach-E y el F150 Lightning de Ford. No cabe duda de que existen retos, como el blindaje contra las interferencias electromagnéticas, la resistencia al fuego y la superación de la dependencia de los metales. Sin embargo, todos estos problemas son abordables, e IDTechEx prevé un crecimiento de 19 veces en materiales compuestos/polímeros para carcasas. Una carcasa de batería totalmente de polímero es posible, aunque pueda resultar ambicioso en el mercado actual, pero sustituir partes individuales de la estructura del pack por polímeros ignífugos es sin duda una excelente oportunidad para los proveedores del mercado de los vehículos eléctricos.

IDTechEx ha publicado recientemente un nuevo informe, "Materials for Electric Vehicle Battery Cells and Packs 2023-2033", que se sumerge en las demandas de materiales históricamente y para el futuro, teniendo en cuenta 16 categorías de materiales dentro de las células y 11 para el embalaje.