Conversación con Xu Hangyu de Weilanews Energy: La producción en masa de baterías de estado sólido podría ocurrir después de 2030, y los sistemas líquido, híbrido sólido-líquido y totalmente sólido coexistirán a largo plazo

“La producción en masa de baterías de estado sólido probablemente ocurrirá después de 2030.” Recientemente, Xu Hangyu, director técnico de Beijing Weilan New Energy Technology Co., Ltd., explicó su pronóstico en la Exposición Internacional de Tecnología de Baterías y Almacenamiento de Energía en Asia, en una entrevista con Daily Economic News.

Fuente de la imagen: proporcionada por el organizador

En el último año, las baterías de estado sólido han avanzado en múltiples aspectos. La cadena industrial, tanto en la parte superior como en la inferior, ha propuesto varias soluciones para los problemas de interfaz sólido-sólido, incluyendo la introducción de iones de yodo en electrolitos LiPSCl, iteraciones continuas de equipos de prensado isostático, y tecnologías de depósito de capa atómica (ALD) para modificar interfaces. Con la maduración de los procesos y la reducción de costos en la cadena industrial, se espera que el proceso de producción en masa de baterías de estado sólido se acelere.

Se sabe que las baterías de estado sólido actualmente están en una etapa clave, pasando de laboratorio y pruebas pequeñas a entregas de prueba piloto.

Para Xu Hangyu, en la actualidad, la industria se centra en resolver una serie de problemas clave en la fabricación de celdas de estado sólido. Desde el lado de los equipos de proceso, los fabricantes ya tienen la capacidad de ofrecer prototipos, pero la madurez de algunos aspectos aún necesita mejorar. La verdadera integración de todo el sistema de equipos en todo el proceso será el próximo enfoque de investigación. Además, la reducción de costos de materias primas y la acumulación de experiencia en fabricación a escala no se logran de la noche a la mañana, sino que requieren un avance constante por parte de las empresas en la cadena de suministro.

“Las aplicaciones en escenarios específicos como inteligencia embebida y electrónica médica, que son menos sensibles a los costos, podrían implementarse primero. La industrialización a gran escala de las baterías de estado sólido dependerá del rendimiento, costo y mercado en conjunto. La posibilidad de que la industria logre una producción masiva en 2030 todavía es una estimación, y requiere esfuerzos conjuntos de toda la industria”, afirmó Xu Hangyu.

Principalmente en la ruta de “Óxidos + Polímeros”

El electrolito sólido es un material clave en las baterías de estado sólido. Existen diferentes tipos de electrolitos sólidos según su composición, como sulfuro, óxido, polímero, haluro y nitruro. Basándose en estos diferentes tipos de electrolitos, se pueden derivar diversas rutas tecnológicas.

Al hablar de ventajas y desventajas de estas rutas, Xu Hangyu opina que los electrolitos de sulfuro tienen la mayor conductividad iónica, lo que aporta ventajas en rendimiento de tasa de carga y descarga, y en teoría, las baterías de sulfuro tienen el mejor rendimiento global. Sin embargo, el costo del litio de alta pureza es elevado, y la tecnología de sulfuro requiere equipos muy diferentes a los de las baterías líquidas tradicionales, con muchas personalizaciones, lo que hace que los costos iniciales de producción sean altos.

“Desde la perspectiva de la ruta tecnológica de ‘polímero + óxido’ u otros electrolitos inorgánicos, su núcleo consiste en combinar las ventajas de los polímeros y los electrolitos inorgánicos. Aunque los electrolitos de polímero en condiciones normales de temperatura aún tienen una conductividad iónica inferior a la de los electrolitos líquidos tradicionales, su ventaja radica en que los materiales de polímero son ligeros y flexibles, lo que facilita la resolución de problemas en las interfaces sólido-sólido”, explicó Xu Hangyu.

Además, Xu mencionó que la ruta de polímeros también tiene ventajas en costos. “Aunque en las etapas iniciales los costos de los electrolitos de polímero y óxido no son bajos, con la promoción continua de baterías híbridas de sólido y líquido, y el desarrollo progresivo de la cadena industrial de baterías de estado sólido, los costos de estos materiales han disminuido significativamente en los últimos años. Desde la perspectiva de costos, la ruta de electrolitos compuestos de polímero tiene cierta ventaja competitiva”, afirmó.

Se sabe que Weilan New Energy se enfoca principalmente en la ruta de “Óxido + Polímero” para baterías de estado sólido. Para resolver los problemas de contacto en la interfaz sólido-sólido, utilizan tecnología de “solidificación in situ”, que permite una interacción a nivel atómico en la interfaz.

Fuente de la imagen: microblog oficial de Weilan New Energy

Xu Hangyu reveló: “También estamos desarrollando baterías de sulfuro de estado sólido y hemos establecido una subsidiaria en Shenzhen, Zhongke Chaoneng, dedicada al desarrollo de baterías de sulfuro de estado sólido, que ya cuenta con capacidad de prueba piloto”.

Además, Weilan New Energy también tiene presencia en la categoría de baterías híbridas de sólido y líquido. “Nuestra batería híbrida combina electrolitos de óxido, polímero y electrolitos líquidos tradicionales. Desde 2020, los productos de celdas híbridas de sólido y líquido se han aplicado en áreas como propulsión aérea de baja altitud, vehículos eléctricos (como NIO ET7, ES6 y otros modelos de intercambio de baterías), y almacenamiento de energía innovador”, comentó Xu Hangyu.

Aún no en condiciones de verdadera comercialización

Actualmente, el costo de las baterías híbridas de sólido y líquido sigue siendo superior al de las baterías de litio líquidas tradicionales. Sin embargo, la opinión predominante en la industria es que la curva de costos de estas baterías seguirá una trayectoria de descenso similar a la de las baterías de ion de litio.

“En las primeras etapas, los costos de los electrolitos de óxido, polímero y nuevos materiales de ánodo y cátodo (como los cátodos de níquel ultra alto de la serie 9 y ánodos de silicio nanométrico con carbono) eran altos, principalmente porque la escala de aplicación era limitada, con pequeños volúmenes en drones, motocicletas eléctricas de alta gama, entre otros”, explicó Xu Hangyu. “Actualmente, las baterías híbridas de sólido y líquido ya alcanzan una producción en GWh, y los costos muestran una tendencia de reducción significativa”.

Él agregó: “Los costos de los electrolitos de estos sistemas continúan bajando, los precios de los nuevos materiales de ánodo y cátodo también disminuyen año tras año, y con la mejora en la eficiencia de fabricación de las celdas, la reducción de costos es muy clara. En almacenamiento de energía, nuestras baterías híbridas de sólido y líquido, que usan cátodos de fosfato de hierro y litio y ánodos de grafito, ya están muy cercanas en costo a las baterías líquidas tradicionales”.

No obstante, Xu Hangyu también admitió: “El tamaño de la industria de baterías híbridas de sólido y líquido todavía es pequeño, y muchas empresas, incluida la nuestra, aún están lejos de los gigantes como CATL y BYD en volumen. La capacidad de negociación con proveedores upstream es limitada. Pero a medida que la escala crezca, por un lado, los costos de materiales seguirán bajando, y por otro, los costos de fabricación, I+D y gestión también se reducirán, haciendo que la ruta híbrida de sólido y líquido sea claramente más económica”.

Desde la perspectiva de los cambios en los costos de las baterías de estado sólido, Xu Hangyu opina que la madurez de la cadena industrial aún requiere tiempo. La tecnología todavía no ha llegado a la fase de producción en masa, y no hay datos de costos de producción a escala. “Por ejemplo, en el mercado de vehículos eléctricos, si solo se usan para aplicaciones de demostración (como pruebas en vehículos), quizás en 2027 se pueda lograr; pero para que el mercado acepte y promueva su uso a gran escala, se necesita más tiempo de optimización continua”, afirmó. Desde el estado actual de la industria, aunque la tecnología ya permite fabricar celdas de estado sólido, en términos de valor de mercado, su rendimiento y costo aún no son competitivos bajo las condiciones actuales de materiales y equipos. Por lo tanto, las baterías de estado sólido todavía no están en condiciones de verdadera comercialización.

“Las baterías líquidas, híbridas y de estado sólido coexistirán a largo plazo”

Algunos opinan que la producción en masa de baterías de estado sólido será inevitable, y que las baterías híbridas de sólido y líquido son solo una etapa transitoria en este proceso. Basándose en esto, algunas empresas optan por omitir la fase híbrida y enfocarse directamente en el desarrollo de baterías de estado sólido.

Xu Hangyu comentó que la ventaja de optar por el desarrollo directo de baterías de estado sólido radica en un enfoque enfocado y una ruta clara, lo que parece ser un camino eficiente de “un solo paso”. Desde la perspectiva de innovación original, parece evitar desvíos. Sin embargo, desde el punto de vista de la industrialización, muchas empresas nacionales adoptan rutas progresivas que también tienen ventajas únicas.

“Por ejemplo, Weilan empezó en 2016 el proceso de transición desde baterías híbridas de sólido y líquido hacia baterías completamente de estado sólido, basándose en una cuidadosa consideración del control de costos y la madurez de la cadena industrial. Sin una base industrial en la etapa híbrida, la inversión y confianza en las baterías de estado sólido en la actualidad serían mucho menores. Después de todo, hace ocho o nueve años, pocas empresas en China estaban dispuestas a proponer la industrialización de baterías de estado sólido”, afirmó Xu Hangyu.

Fuente de la imagen: microblog oficial de Weilan New Energy

Desde la perspectiva de la cadena industrial, las baterías de estado sólido pueden heredar muchas tecnologías y sistemas de materiales de las baterías híbridas de sólido y líquido. “En cuanto a los electrolitos, los avances en óxidos y polímeros, así como en sus tecnologías relacionadas, ya se han desarrollado en la etapa híbrida. Los ánodos de silicio y sus adhesivos también están en una fase de maduración”, explicó Xu Hangyu.

“En cuanto a los materiales de cátodo, los nuevos materiales de alta densidad energética de la serie 9, como los de níquel ultra alto, junto con el desarrollo de drones, vehículos de alta gama y baterías híbridas, han logrado expansión a escala y optimización de costos”, agregó. Desde su punto de vista, la acumulación progresiva en la cadena industrial sienta una base material indispensable para la implementación final de la tecnología de estado sólido.

Xu Hangyu también admitió que, antes de la verdadera industrialización, el rendimiento y el costo de las baterías de estado sólido aún presentan incertidumbres. En comparación, las baterías híbridas de sólido y líquido están más maduras y ya muestran ventajas diferenciadas en ciertos campos, formando una competencia efectiva y diferenciada. “En cuanto al futuro del mercado, no se trata simplemente de una relación de sustitución”, afirmó.

“Es muy probable que en el futuro coexistan a largo plazo las tecnologías de baterías líquidas, híbridas y de estado sólido. Cada una basándose en sus características, establecerán ventajas diferenciadas en diferentes escenarios de aplicación. Por ejemplo, en la aviación eléctrica de gran escala, donde se exigen altas densidades de energía, potencia y seguridad, las baterías tradicionales líquidas o híbridas aún no cumplen con estos requisitos”, concluyó Xu Hangyu.