Según un informe realizado por el prestigioso analista de mercados IDTechEx, las ventas de vehículos eléctricos fueron de 6,4 millones de unidades en 2021, impulsadas por las nuevas regulaciones y los objetivos de emisiones. En la próxima década continuará siendo el motor del mercado de las baterías de iones de litio, que alcanzará un valor de 430.000 millones de dólares. El incremento de la oferta y la demanda será clave en las tecnologías utilizadas para la química del cátodo y dirigirá su desarrollo a partir de ahora: tres son las opciones que parten con ventaja.
Sin tener en cuenta a China, IDTechEx señala que, en la última década, la mayor parte del mercado de vehículos eléctricos se decantó por la química NMC (óxido de níquel-manganeso-cobalto) y NCA (óxido de níquel-cobalto-aluminio). Los fabricantes se han centrado en lograr que sus nuevos modelos alcancen autonomías elevadas para lo que se requieren químicas que ofrezcan una elevada densidad energética.
Estas tecnologías han evolucionado con el tiempo, de manera que se ha aumentado la cantidad de níquel que contienen a la vez que se ha reducido la del cobalto, por ser un material escaso y difícil de obtener. La química NMC 111, que utiliza níquel, manganeso y cobalto a partes iguales, ha sido reemplazada paulatinamente por la NMC 532 y la NMC 622. La reducción del cobalto y la necesidad de aumentar la capacidad y la densidad de energía está expandiendo el empleo de la química NMC 811. Los principales fabricantes de cátodos buscan llegar hasta el 90% de níquel, tanto en NMC como en NCA.
El futuro mercado de baterías
Si bien los cátodos NMC y NCA seguirán teniendo mucha importancia especialmente en Europa y América del Norte, la presión en el precio de las baterías en 2021 y 2022 y la posibilidad de futuras interrupciones en el suministro de materiales, seguirán obligando a los fabricantes a replantearse sus estrategias. Tesla, Volkswagen, Ford y Stellantis ya han esbozado planes para utilizar cátodos LFP (litio ferrofosfato) en algunas regiones y para el caso de segmentos de vehículos masivos o de bajo coste.
En los últimos dos años, la química LFP ha recuperado cuota de mercado gracias a la demanda de los fabricantes chinos. Según IDTechEx, su participación en el mercado total aumentará en los próximos 10 años. También lo hará su capacidad de producción, en un 31% en los próximos cinco años, mientras que la de NMC y NCA llegará al 19%.
El crecimiento LFP se verá impulsado por la presión para reducir los precios de las baterías tanto para vehículos eléctricos como para sistemas de almacenamiento de energía estacionarios. Si bien ya es una tecnología adecuada para esta segunda aplicación, su uso en movilidad se ve coartado por su menor densidad de energía.
En este caso, las innovaciones tecnológicas podrían ayudar a minimizar este impacto en comparación con NMC/NCA. Estas mejoras podrían basarse en el empleo de los ánodos de silicio, el diseño CTP (cell to pack), que prescinde de los módulos, y otras mejoras relacionadas con la eficiencia del tren de transmisión.
Sin embargo, IDTechEx advierte que este impulso para limitar el uso del cobalto utilizando baterías LFP hará aumentar la dependencia de China, ya que la mayoría, sino todos los fabricantes que las ofrecen, operan en este país, sin aparentes intenciones de externalizar su producción.
Otras alternativas
Además de las químicas "tradicionales", los cátodos con alto contenido de manganeso (LMFP) han comenzado a convertirse en una opción interesante para la industria. Empresas como EcoPro BM de Corea del Sur o la unión de la belga Umicore con BASF ya han mostrado sus intenciones de comenzar a comercializar esta variante.
El desarrollo de estos cátodos está impulsado por la reducción de costes, manteniendo una densidad de energía comparable a NMC/NCA. El bajo voltaje de trabajo y su corto ciclo de vida siguen siendo las barreras clave para su adopción.
Los cátodos LNMO (óxido de litio, níquel y manganeso), sin cobalto y de alto voltaje, ofrecen costes de producción comparativamente bajos, lo que abre la posibilidad de que mejoren la eficiencia de los diseños de paquetes de baterías. Al igual que los cátodos con alto contenido de manganeso, el ciclo de vida, así como la necesidad de un electrolito estable, siguen siendo sus hándicaps principales.
Al precisar de una densidad de litio más baja, en comparación con otros cátodos, pueden reducir la necesidad de este material que ha sufrido restricciones en el suministro y pecios elevados en los últimos meses.
En resumen, IDTechEx pronostica que NMC, NCA y LFP seguirán siendo las químicas dominantes utilizados hasta 2033 ya que son las que son las que ofrecen una mejor relación entre el precio, el rendimiento, la idoneidad de la aplicación y la disponibilidad.
