Nueva ley de baterías de la UE: ¿un punto de inflexión para las baterías de litio?

El “Reglamento de baterías y residuos de baterías de la UE” (llamado “Nueva Ley de Baterías”) entró en vigor el 17 de agosto. Esta ley cambiará la forma en que se diseñan, fabrican y reciclan las baterías en la UE.

Un gran foco de atención es la información del "pasaporte de la batería". La Global Battery Alliance (GBA) dijo que un pasaporte de batería tiene cuatro partes: detalles de la batería, detalles del material, información ESG (ambiental, social, de gobernanza) y fuentes de datos. ¿Esta información desafiará los derechos de autor del diseño de baterías?

El pasaporte de la batería también cambiará el diseño de la batería. ¿Cómo serán los diseños de baterías de la UE? ¿Serán diferentes o iguales? Las empresas necesitarán nuevos diseños para afrontar los desafíos y encontrar oportunidades.

El pasaporte de la batería también contiene información sobre la fabricación de baterías. ¿Es esto un desafío o una oportunidad para los fabricantes de baterías? ¿Cómo pueden las empresas ayudar a las empresas de baterías a reducir su huella de carbono? Este es un gran tema en este momento.

Impacto de la nueva Ley de Baterías en el diseño de baterías

¿Las divulgaciones requeridas en el pasaporte de baterías desafiarán la protección de la propiedad intelectual de los diseños de baterías?

Según varios casos de prueba piloto de Global Battery Alliance (GBA), se han revelado algunos detalles relacionados con el paquete de baterías y los diseños de celdas individuales. Esto incluye la clasificación energética de todo el paquete de baterías y la calidad de los metales clave utilizados.

Sin embargo, al observar estos tres casos piloto, la información revelada es similar a la que las empresas de baterías comparten actualmente con los fabricantes de automóviles. El pasaporte de baterías de la GBA no exige la divulgación de detalles altamente confidenciales, como trazas de metales agregados o procesos de fabricación únicos. Por lo tanto, el alcance actual de las divulgaciones del pasaporte de baterías no afectará los derechos de propiedad intelectual de las empresas de baterías.

Explorando la amplia gama de ciclos de vida de las baterías: energía versus almacenamiento

La vida útil de la batería es un tema candente. En los casos piloto del pasaporte de la batería, Tesla es una de las pocas empresas que reveló el ciclo de vida de la batería. Sin embargo, sus cifras divulgadas son relativamente bajas, especialmente si se comparan con algunas empresas automovilísticas nacionales e incluso inferiores a las de las baterías de almacenamiento.

En realidad, los ciclos de vida tanto de las baterías eléctricas como de las baterías de almacenamiento pueden variar ampliamente. Un coche típico se recarga dos veces por semana y dura unos 10 años. Esto no requiere que una batería tenga más de 5000 ciclos de vida.

Por el contrario, las baterías de almacenamiento con una garantía de 10 o incluso 20 años deben alcanzar entre 7.000 y 12.000 ciclos. Estos amplios rangos de vida útil están influenciados por la construcción de la batería, los materiales utilizados y los procesos clave.

Muchas empresas se enfrentan a presiones, especialmente en el sector de las baterías de almacenamiento. El competitivo mercado de almacenamiento empuja a las empresas a innovar para obtener celdas de batería de bajo costo y larga duración. Como resultado, vemos algunas cifras de vida útil elevadas en el mercado, a veces incluso hasta 14.000 ciclos. Sin embargo, muchas empresas encuentran una brecha entre la vida observada en el laboratorio y las expectativas de los usuarios.

En cuanto a por qué algunas empresas optan por no revelar el ciclo de vida u otros datos de rendimiento: en primer lugar, todavía no existen normas obligatorias; En segundo lugar, puede depender de cómo se promueva el pasaporte de la batería dentro de la empresa. Para abordar esto, han surgido nuevas soluciones en el diseño y fabricación de baterías de larga duración.

En la actualidad existen formulaciones destinadas a prolongar la vida útil de las baterías de almacenamiento. Estos ayudan a aumentar el ciclo de vida de 2000-3000 a alrededor de 5000-6000, típico del hierro-litio. Los nuevos electrolitos, aditivos y sales de litio también brindan más posibilidades de diseño y fabricación, incluido el nuevo uso de aditivos, opciones de materiales y mejoras de procesos.

En este sentido, la simulación de modelos desempeña un papel vital en la I+D de baterías de larga duración. Los modelos de baterías modernos pueden simular mecanismos internos de envejecimiento, prediciendo el impacto de los materiales, fórmulas, diseños y fabricación en la vida.

Además, un modelado adecuado puede reducir la necesidad de pruebas prolongadas de ciclos múltiples, acelerando la I+D de baterías centrada en métricas de vida útil y, por tanto, acortando significativamente el ciclo de I+D.

En resumen, la cuestión del ciclo de vida de la batería cubre una amplia gama de aplicaciones para baterías de energía y almacenamiento, a diferencia de las necesidades de aplicaciones singulares, lo que resulta en una amplia gama de ciclos de vida. A medida que las empresas enfrentan la competencia y las presiones del mercado, la búsqueda de soluciones para baterías de larga duración y bajo costo se vuelve clave. Los métodos de modelado y simulación desempeñan un papel crucial al acelerar el proceso de I+D de baterías.

¿Qué nuevos requisitos impondrá la aplicación del pasaporte de baterías al diseño de las baterías?

El pasaporte de la batería exige la divulgación de información sobre los materiales, la energía, la vida útil y más de una batería, lo que plantea varios desafíos durante la fase de diseño. Para lograr objetivos como ampliar la autonomía de los vehículos, es necesario aumentar la densidad de energía de la batería dentro de las limitaciones de peso y capacidad, lo que sigue siendo una de las principales preocupaciones de las empresas. Al mismo tiempo, el uso de materiales ecológicos y la reducción de costes son factores de diseño cruciales. Innovaciones como las tecnologías sin cobalto se han vuelto emblemáticas de los avances de la industria.

La Ley Europea de Baterías ha atraído una atención significativa, enfatizando la importancia del reciclaje de materiales local y la sostenibilidad de las baterías. Esto tiene repercusiones en la elección de materiales y procesos de fabricación de la batería, y las consideraciones de sostenibilidad abarcan todo el ciclo de vida de la batería. Dado el prolongado ciclo de vida de las baterías, desde el diseño, la fabricación, el uso repetido hasta el eventual desmontaje y reciclaje, la sostenibilidad es clave. Aspectos como la soldadura y el adhesivo dentro de la batería no son fáciles de desmontar, lo que sugiere que los diseños orientados a un reciclaje más fácil necesitarán cambios de diseño.

Más allá del rendimiento y el costo, las empresas contemporáneas también deben priorizar la sostenibilidad como una métrica crucial. La introducción del pasaporte de baterías mejorará la transparencia del diseño de las celdas, estimulando la colaboración de la industria y el intercambio de conocimientos. Este enfoque holístico del diseño tendrá en cuenta la eficiencia energética, el impacto ambiental, el abastecimiento de materiales y la gestión del ciclo de vida para lograr un diseño de batería más sostenible.

¿La configuración del diseño de celdas en el mercado europeo tenderá hacia la diversificación o se volverá más estandarizada?

Durante mucho tiempo se ha debatido sobre las configuraciones de las celdas en el sector de las baterías, especialmente en el caso de las baterías grandes. Las discusiones frecuentemente giran en torno al concepto de Célula Unificada o el sistema 46. El ámbito de las baterías de almacenamiento de energía ha sido relativamente consistente, y la mayoría de las baterías adoptan un sistema de carcasa dura de bobinado cuadrado, en particular el estándar 71173.

Sin embargo, cuando se trata de baterías eléctricas, hay una diversidad más notable en las configuraciones. Los diseños de baterías eléctricas varían desde formas cuadradas, de bolsa y de hoja hasta formas cilíndricas, cada una de ellas distinta en su forma. Si bien la configuración de herida cuadrada sigue siendo dominante, las otras tres tienen sus propios méritos. Específicamente, las configuraciones cilíndricas más grandes, como la serie 46, se han expandido continuamente desde tamaños como 80, 95, 120, etc., con capacidades de batería individuales que crecen de 3 Ah a más de 30 Ah. Esta configuración ha ganado popularidad en el mercado europeo, y algunos fabricantes de vehículos apoyan a las empresas de baterías eléctricas en el desarrollo de diseños cilíndricos grandes.

El atractivo del gran diseño cilíndrico se basa principalmente en dos factores: en primer lugar, aprovecha la eficiencia del método de producción del devanado; en segundo lugar, el uso de esta estructura cilíndrica permite un mejor control sobre factores como el contenido de silicio y los efectos de los materiales de expansión de alto volumen sobre las tensiones internas.

En el mercado avanzan varias configuraciones una al lado de la otra. Aunque algunas empresas occidentales, como Volkswagen y Mercedes-Benz, hicieron inversiones tempranas en negocios chinos de baterías eléctricas, aún no ha surgido una configuración dominante clara. Mientras que algunas empresas optan por la configuración de bolsa, otras se inclinan por diseños cilíndricos más grandes. Algunos incluso introdujeron el concepto de Célula Unificada, que presenta un exterior uniforme pero construcciones internas variadas. Este enfoque puede disminuir la diversidad de producción, en aspectos como el bobinado de electrodos, la carcasa, los componentes mecánicos, etc.

En conclusión, la selección de configuraciones de baterías sigue cambiando y actualmente no hay un favorito claro. Al igual que en el mercado chino, esta situación de “dejar volar las balas” existe en el mercado europeo. Las inversiones que las empresas occidentales están haciendo en el negocio de baterías chino y sus estrategias de desarrollo para la selección de configuraciones indican que el mercado no ha llegado a un consenso definitivo.

¿Qué cambios pueden hacer las empresas en I+D para afrontar nuevos desafíos y aprovechar nuevas oportunidades?

El desarrollo futuro de la industria de las baterías eléctricas girará principalmente en torno a los dos temas principales: la reducción de costos y la mejora de la eficiencia. No se trata simplemente de pasar de cero a uno; se trata más bien de evolucionar de uno a cien, de refinar y acelerar sobre una base establecida. China lidera el camino en este aspecto, con su industria de baterías ahora en una fase caracterizada por un volumen masivo y un crecimiento desacelerado, pero aún vibrante y de alta calidad.

Esto implica que el importante volumen de la industria de las baterías mantendrá un crecimiento constante durante algún tiempo. En esta fase, el desarrollo acelerado y la reducción de costos son cruciales para el destino de una empresa.

En este contexto, las tecnologías inteligentes traerán cambios revolucionarios al diseño y fabricación de baterías. Los métodos tradicionales de diseño de baterías a menudo implican procesos diversificados de muestreo y prueba, lo que genera un desperdicio significativo en términos de materiales, mano de obra y tiempo de la batería.

¿Existe un nuevo método de diseño de baterías, junto con herramientas relevantes, que pueda acortar drásticamente los ciclos de diseño, reduciéndolos del lapso tradicional de uno o dos años a solo unas pocas semanas o meses? Existen desafíos similares en la fabricación de baterías. Es necesario abordar cuestiones como el rendimiento del producto, el consumo de energía, las emisiones y otras. Incluso cuando se exploran nuevas configuraciones, como la soldadura de terminales de la gran batería cilíndrica o las hojas de electrodo alargadas, estos problemas persisten.

Por lo tanto, nuevas técnicas inteligentes de diseño y fabricación son vitales para superar estos desafíos. Desde una perspectiva de diseño, las tecnologías inteligentes pueden reducir significativamente los ciclos de diseño y minimizar el desperdicio. En el frente de la fabricación, los métodos inteligentes pueden optimizar la gestión de las fábricas, aumentar la eficiencia de la producción, reducir el consumo de energía y las emisiones, e incluso avanzar hacia objetivos de fábricas más ecológicas y neutras en carbono.

En resumen, a medida que la industria de baterías de China se acerca a una fase de desarrollo de alta calidad, las tecnologías inteligentes servirán como herramientas poderosas para que las empresas logren un crecimiento acelerado y reducciones de costos. La introducción de estas tecnologías tendrá un impacto positivo en los ámbitos del diseño y la fabricación de baterías, impulsando a la industria hacia una mayor eficiencia y sostenibilidad.

Impacto de la nueva Ley de Baterías en la fabricación de baterías

El papel de Battery Passport en la fabricación: ¿desafíos u oportunidades?

Las nuevas regulaciones sobre pasaportes de baterías, que se refieren al etiquetado de baterías y a la información de fabricación, presentan tanto oportunidades como desafíos. La implementación del pasaporte de baterías ayuda a estandarizar todo el proceso de fabricación, uso y reciclaje de baterías, elevando su regularidad y eficiencia. Esta iniciativa ayuda a monitorear varios parámetros durante el uso de la batería, mejorando así la calidad de la batería. Esto tendrá un impacto positivo en la estandarización y el desarrollo de toda la industria.

Emisiones de carbono en diferentes etapas de la producción de baterías: ¿existe una diferencia significativa?

La distribución de las emisiones de carbono está relativamente equilibrada entre las etapas inicial, intermedia y final. El consumo de energía, involucrado en todo el proceso de fabricación, como calefacción, refrigeración y procesos como la inyección de electrolitos, consume energía. La continuidad del proceso de fabricación de baterías, desde el diseño del material hasta el proceso de producción, requiere gestión energética. Por lo tanto, mejorar la huella de carbono requiere esfuerzos de colaboración tanto de los materiales de las baterías como de la tecnología de fabricación.

Vías tecnológicas para reducir la huella de carbono

La tecnología de fabricación tiene un impacto significativo en la huella de carbono, especialmente en lo que respecta a las mejoras en los procesos y procedimientos de fabricación. A corto plazo, el consumo de energía se puede reducir perfeccionando los procesos de fabricación y los flujos de trabajo. A largo plazo, las mejoras deben partir del diseño y sistema material de la batería, optimizando todo el proceso de fabricación. Por ejemplo, alterando y optimizando el sistema de materiales de la batería, se puede reducir la energía consumida durante la fabricación, mejorando posteriormente la huella de carbono.

Papel y asistencia de las empresas de equipos de baterías de litio

Desde la perspectiva defabricantes de baterías de litio, el equipo juega un papel fundamental como ejecutor y regulador en el proceso de fabricación de baterías. A través del control digital y el establecimiento de un sistema de datos, los equipos pueden ayudar a los fabricantes a optimizar el proceso de fabricación, mejorar la calidad y también abordar los desafíos planteados por las nuevas regulaciones sobre pasaportes de baterías.