Desde el siglo 18 hasta hoy, están moviendo el mundo. Una batería es, en esencia, un dispositivo que convierte energía química en energía eléctrica. La primera, inventada por el químico italiano Alessandro Volta en 1799, consistía en dos platos metálicos, uno de cobre y otro de zinc, separados por un trozo de carbón mojado en agua salada.
La creación de Volta, llamada la “pila voltaica”, fue revolucionaria. Era el primer aparato hecho por el hombre que ofrecía una fuente estable de electricidad.
La estructura básica de la batería no ha cambiado mucho desde entonces. La que hoy alimenta el smartphone tiene dos electrodos (ánodo y cátodo) inmersos en una solución conductiva (electrolito) con un separador que controla el flujo de carga eléctrica. A la pila voltaica se le incorporaron varias mejoras importantes.
La primera fue convertirla en recargable. Eso llegó 60 años después de Volta, con el físico francés Gaston Planté. La primera batería recargable fue usada masivamente para alimentar los primeros automóviles. Curiosamente fueron las mismas baterías las que contribuyeron a terminar con el reinado del auto eléctrico.
Los fabricantes advirtieron que podían poner un arranque eléctrico, alimentado con baterías, a los autos a nafta para eliminar el uso manual de la manivela de arranque. Además, cuando Henry Ford masificó los autos nafteros bajando el precio, la gente se acostumbró a recorrer largas distancias y comenzó a exigir más velocidad. Los autos a batería no podían competir con los nafteros ni en potencia ni en alcance. Desde entonces la nafta se adueñó de la industria automotriz.
Las cosas comenzaron a cambiar en los años 90, cuando aparecieron las primeras regulaciones para reducir la combustión de los autos. Para entonces las baterías habían mejorado mucho y algunas automotrices ya fabricaban híbridos.
En 1996 General Motors hizo el primer gran intento de revivir el auto totalmente eléctrico con el lanzamiento del EVI, alimentado con una batería de níquel, llamada NiMH. Su capacidad de potencia –la medida de cuánta energía puede liberar en un corto tiempo– era mucho mejor que la de plomo. Pero su densidad de energía –la cantidad de energía almacenada en la batería por kg– seguía siendo bastante baja. Eso significó que el EVI solo podía recorrer 160 km con una carga de batería.
Fue la tecnología litio-ion la que permitió pensar en autos totalmente eléctricos. Las baterías de litio-ion no solo tienen más capacidad de potencia sino mucha más densidad de energía. Eso les permite tener mayor alcance y potencia, acercándose al rendimiento de los autos nafteros.
Otra mejora fue reducir el costo. Hoy una batería como las que se encuentran en los vehículos híbridos plug-in cuesta solo US$ 3.500 comparados con los US$ 23.000 que costaban en 2010.
Los protagonistas del negocio
Las compañías de baterías de litio-ion que compiten para transformar la industria no son marcas conocidas como Energizer o Duracel, que solo constituyen una fracción diminuta de las ventas del sector. Los protagonistas son los que venden baterías a fabricantes de smartphones o autos. Y todos ellos son asiáticos.
Panasonic. Los autos Tesla llevan baterías de la japonesa Panasonic. En los últimos años Panasonic invirtió US$ 2.000 millones anuales en su división automotriz. Gran parte de esa inversión fue a la fábrica de Tesla en Nevada. En enero de este año la compañía anunció que creará además una joint venture con Toyota para fabricar baterías para los autos de la automotriz japonesa.
CATL. Contemporary Amperex Technology Limited (CATL) pertenece a cuatro multimillonarios chinos. Su fundador, Zeng Yuqun dice que la compañía no compite con otros fabricantes de baterías sino con el propio motor de combustión interna. Zeng creó CATL en 1999 y adquirió la licencia de tecnología norteamericana para hacer baterías de litio–polímeros, una variante más adecuada a los smartphones.
En 2008 el problema de smog de las ciudades chinas hizo que el Gobierno lanzara un programa subsidiado para fomentar los autos eléctricos y, por extensión, las baterías de litio–ion. En 2012, ATL desprendió su negocio de baterías para vehículos eléctricos –que llamó CATL– para maximizar el aprovechamiento de los subsidios del estado y tener así los recursos de I+D necesarios para competir con los otros gigantes asiáticos en baterías. Desde entonces, vende más baterías que cualquier otro fabricante.
BYD.Con sede central en Shenzhen, BYD produce más vehículos eléctricos –autos y autobuses totalmente eléctricos e híbridos plug–in– que ninguna otra compañía en el mundo. Todas las baterías para esos vehículos también son fabricadas por BYD, lo que la convierte en la única que integra fabricación de batería y de auto.
En realidad, BYD arrancó como una compañía de baterías y luego agregó el negocio de autos. La estrategia, hasta ahora, le ha resultado. Desde 2009, cuando el Gobierno redobló su programa de subsidios para crear un mercado para los VE (vehículos eléctricos), BYD no para de crecer.
LG Chem. Luego de la crisis financiera de 2008, el Gobierno estadounidense bajo el flamante presidente Barack Obama armó un gran paquete de recuperación para rescatar a los bancos y financiar proyectos de infraestructura. La meta era poner nuevamente en marcha la economía. Como parte de ese paquete, el Departamento de Energía contaba con US$ 400 millones para la construcción de una gran fábrica de baterías para autos eléctricos.
LG Chem, una compañía química surcoreana, recibió US$ 150 millones y encontró su primer cliente en General Motors que estaba a punto de lanzar el híbrido plug–in Chevy Volt (que finalmente salió a la venta en 2010). Ese fue el comienzo de LG Chem. La compañía provee en la actualidad a Jaguar, Hyundai, Renault, Ford, Volvo, y, claro, GM.
Con subsidios del Gobierno polaco, LG Chem también proyecta ampliar su fábrica de Wrocław para convertirla en lo que podría ser una de las primeras giga fábricas de la Unión Europea. En China está construyendo una más grande todavía, destinada a proveer a automotrices internacionales que lanzan modelos para el creciente mercado eléctrico del país asiático.
Las baterías de litio-ion han transformado la electrónica de consumo e iniciado el proceso de electrificación de autobuses y autos de lujo. Los emprendedores tienen el proyecto de llevar la disrupción a otros sectores.
Aviones eléctricos
En teoría serían mucho más silenciosos y baratos que los actuales además de producir cero emisiones de carbono. La mitad de los vuelos comerciales de hoy podría realizarse con aviones eléctricos con una autonomía de vuelo de 1.000 km. De ese modo se podría reducir casi 15% de las emisiones de la aviación comercial global.
El problema es que un avión eléctrico no es factible sin avances profundos en tecnología de baterías. Un estudio de Nature Energy publicado en febrero mostró que con baterías de densidad energética de 800 Kh/kg, unas cuatro veces más que la densidad de la mejor batería comercial actual, se podría impulsar un Airbus A320 o un Boeing 757 para un vuelo de solo 1.000 km.
Mercado masivo de autos eléctricos
Hasta ahora, los autos eléctricos son juguetes de los ricos. Podrían ser una opción económica pero solo para gente que maneja mucho. Por más esfuerzos de abaratamiento que se hayan hecho hasta ahora, siguen siendo mucho más caros que los nafteros. Por eso, para empujar las ventas, el Gobierno chino no solo brinda subsidios directos sino restringe las licencias que otorga a los nafteros. Así logró ser el país que más autos eléctricos vende en el mundo.
El mundo va a tener que terminar viviendo con energía renovable al 100%. La pregunta es si se podrá llegar a esa meta antes de romper las fronteras planetarias y desencadenar cambio climático catastrófico. Las baterías pueden ayudar a suavizar las intermitencias que brindan los paneles solares y las turbinas eólicas. Pero no pueden resolver todas las necesidades de almacenaje de energía, según dice el experto del MIT Yet-Ming Chiang. Hay muchas startups trabajando en ese problema pero hasta ahora las tecnologías capaces de almacenar energía a bajo costo no caen dentro de la clasificación de baterías.
