17 empresas emergentes de baterías preparadas para ofrecer el avance que necesitan los fabricantes de automóviles

La tecnología de la batería EV es buena, pero puede ser mejor.

Las baterías de iones de litio de última generación para vehículos de pasajeros estándar ofrecen un alcance de alrededor de 300 millas y velocidades de carga de 15 a 20 millas por minuto. Eso es mucho mejor que hace solo unos años, pero no donde debe estar para alentar la adopción generalizada para abordar los objetivos de emisiones de carbono y los objetivos federales de electrificación.

"La verdadera dificultad y el elefante tecnológico en la sala es que actualmente no existe ninguna tecnología que pueda ofrecer costos drásticamente más bajos en el lado de la batería y permitir la adopción generalizada de vehículos eléctricos", dijo Charlotte Hamilton, cofundadora y directora ejecutiva de la startup Conamix. "Las tecnologías existentes son emocionantes, pero es muy difícil obtenerlas a un costo mucho más bajo. Realmente se necesitan nuevos materiales antes de obtener reducciones dramáticas en los precios de los vehículos eléctricos".

Encontrar un reemplazo para el cobalto, tóxico y cada vez más difícil de obtener, es una estrategia que están siguiendo los fabricantes de automóviles y sus socios de baterías, pero es posible que no quede suficiente jugo para que los ingenieros expriman de las químicas estándar de iones de litio.

"Todos los ojos están puestos en los ánodos de silicio para llevarnos al siguiente nivel", dijo Michelle Tokarz, vicepresidenta de asociaciones e innovación del Grupo Coretec, en una conferencia de marzo organizada por el Laboratorio Nacional de Argonne.

El uso de silicio en el ánodo de la batería proporciona una mayor densidad de energía que el uso de grafito, lo que ofrece potencialmente un mayor alcance. Pero la peculiaridad de la física que aumenta su densidad de energía también significa que el silicio es propenso a hincharse, lo que provoca grietas, un problema que Coretec y otras nuevas empresas están tratando de resolver.

Las llamadas sustancias químicas basadas en litio de "estado sólido" también son buenas candidatas para llegar a los lotes de los distribuidores más temprano que tarde. Son más livianos y más estables que sus contrapartes de electrolitos líquidos y utilizan materiales como cerámica o mezclas de polímeros complejos para lograr una mayor densidad de energía, una carga más rápida y una mayor longevidad.

Por supuesto, la rareza de los depósitos de litio mantiene el costo mínimo alto y las baterías basadas en un elemento más abundante serían bienvenidas. Si bien es más experimental, el sodio está en todas partes y su obtención es más respetuosa con el medio ambiente. Sin embargo, "actualmente, la estabilidad cíclica de las baterías de iones de sodio de alto voltaje aún no es tan buena como la producción de baterías de iones de litio de última generación", dijo Jason Zhang, investigador del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico, y agregó que la densidad de energía también debe mejorar. Ser mejorado.

Conozca a 17 empresas que trabajan en nuevos diseños de baterías que ofrecen el potencial de un mejor rendimiento y costos más bajos.

Sede: Alameda, California

Director general: Gene Berdichevsky

El reclamo de fama de Sila Nanotechnologies dentro del espacio de la batería EV es el uso de un ánodo de silicio en lugar de grafito, que suele ser la base de los ánodos de iones de litio actuales.

Dirigida por un ex empleado de Tesla, la empresa de 11 años mejora la densidad de energía que se encuentra en la química y el diseño de las baterías actuales, y permite a los fabricantes de automóviles elegir los materiales adecuados para sus requisitos. También se puede utilizar en los procesos de fabricación de baterías existentes.

El material de silicio que utiliza Sila eventualmente se beneficiará de otras innovaciones, como más hierro y cobre en sustitución del níquel y el cobalto en los cátodos, separadores de cerámica en lugar de polímeros y electrolitos mejorados.

La primera aplicación de la tecnología de Sila fue en las bandas de fitness Whoop.

Sede: Fremont, California

Director general: Harrold Rust

Fundada en 2007, Enovix está desarrollando una batería de iones de litio de ánodo de silicio 3D. Como muchos otros, Enovix ha aprovechado los beneficios que los ánodos de silicio aportan a una batería. Los ánodos de silicio pueden almacenar mucho más litio que el grafito, lo que le da a la batería más energía.

Gran parte del trabajo de Enovix va más allá de la química de la propia célula. El diseño 3D tiene ventajas, especialmente relacionadas con la seguridad.

La compañía está trabajando para escalar sus soluciones, que actualmente están disponibles para anteojos, dispositivos portátiles, teléfonos y computadoras, al espacio EV.

Sede: Louisville, Colorado

Director general: Doug Campbell

La startup de 11 años Solid Power está utilizando una fórmula de estado sólido para atraer a los clientes de los fabricantes de automóviles.

La alternativa de Solid Power a las baterías de iones de litio utiliza electrolitos sólidos a base de sulfuro que equilibran la conductividad y la capacidad de procesamiento dentro de una celda de batería EV.

Solid Power dice que esto disminuye el volumen del paquete de baterías, reduce la masa del paquete, brinda un mayor alcance por carga de batería y reduce su costo.

La compañía se hizo pública en un acuerdo SPAC de $ 1.2 mil millones y ha sido respaldada por los gigantes automotrices Ford y BMW.

Sede: San José, California

Director ejecutivo: Jagdeep Singh

Respaldado durante mucho tiempo por Volkswagen, el ingrediente secreto de QuantumScape radica en la química del metal de litio en estado sólido.

QuantumScape dice que usar un separador cerámico sólido, que no es inflamable y no se quema, y ​​una construcción de batería que no requiere un ánodo, lo que reduce el costo, son dos ventajas principales que hacen que su tecnología mejore con respecto a las baterías LFP y de níquel manganeso cobalto actuales. .

QuantumScape también dice que cortar el ánodo de grafito o silicio aumenta la densidad de energía, mientras que eliminar el litio permite una carga más rápida.

La empresa se hizo pública a través de SPAC en noviembre de 2020.

Sede: Woburn, Massachusetts

Director general: Siyu Huang

Fundada en 2019, Factorial está desarrollando una tecnología de estado sólido que, según dice, aborda el equilibrio entre la densidad y el alcance de la energía, la carga y la seguridad.

La "tecnología del sistema de electrolitos" de Factorial aprovecha un material de electrolitos sólidos en la batería del EV. Esto le da a la celda de la batería un rendimiento más seguro y confiable, particularmente con materiales de cátodo y ánodo que son de alta capacidad.

La compañía está desarrollando conjuntamente baterías de estado sólido con Hyundai y Kia para vehículos eléctricos de última generación. También tiene acuerdos con Mercedes y Stellantis.

Sede: Irvine, California

CEO: Robert Rango

Enevate está licenciando tecnología para celdas de iones de litio utilizando un enfoque de ánodo de silicio dominante.

Entre su tecnología dominante Si y el diseño de la celda, Enevate dice que acumula más energía en una sola celda de batería que el uso de un ánodo de grafito simplemente no puede acomodar.

Con esta fórmula, Enevate promete una carga ultrarrápida, una temperatura más baja, una seguridad mejorada y, en última instancia, un costo más bajo.

La empresa de 17 años, como Sila, está demostrando su fórmula por primera vez en el espacio de tecnología de consumo, al electrificar vehículos de dos ruedas. Cuenta con el respaldo de grandes nombres como la alianza Renault-Nissan-Mitsubishi.

Sede: Novi, Míchigan

Director general: Mujeeb Ijaz

La batería Gemini de química dual de ONE puede alimentar una batería para recorrer 600 millas o más con una sola carga.

ONE dice que su química combinada usa una química para el almacenamiento de energía (aprovechando litio, manganeso y oxígeno) y otra para la entrega de energía, usando litio, hierro, fósforo, oxígeno y carbono.

Utiliza un 60 % menos de grafito y un 20 % menos de litio que el estándar de la industria. Incorporará esta tecnología en el SUV totalmente eléctrico BMW iX.

ONE también ha desarrollado Aries, una arquitectura compacta de celda a paquete para una batería LFP de vehículos comerciales que utiliza materiales más accesibles que los que escasean. La química de Aries reduce el riesgo de incidentes térmicos, elimina el níquel y el cobalto, y no se degrada después de cargarse al 100 % como lo hacen muchas de las baterías actuales. ONE planea llevar esto a la producción a gran escala el próximo año.

Sede: Woburn, Massachusetts

Director general: Qichao Hu

SES desarrolló una tecnología "híbrida" que combina un ánodo de metal de litio de alta densidad de energía, un revestimiento de ánodo protector, un electrolito líquido patentado e inteligencia artificial.

Su batería de metal de litio Apollo todavía está limitada por las restricciones de tamaño, dado que es el tamaño que normalmente se necesita para los iPhone, pero la compañía está trabajando para probarla y escalarla al tamaño necesario para alimentar un vehículo eléctrico.

Fundada en 2012 como una escisión del Instituto de Tecnología de Massachusetts, SES ha sido respaldada por fabricantes de automóviles como GM y Hyundai y se hizo pública con una fusión con SPAC.

Sede: Fremont, California

CEO: Kang Sun

Fundada en 2008, Amprius fabrica un ánodo de "nanocable" de silicio para baterías de iones de litio.

Todo es en nombre de una mayor densidad de energía, una carga más rápida y un ciclo de vida más largo de la batería.

La compañía se hará pública a través de SPAC este año.

Sede: Livermore, California

Director general: Sanjiv Malhotra

El objetivo de Sparkz es fabricar baterías de iones de litio sin cobalto de alta densidad de energía en los EE. UU.

Fundado en 2019, el primer producto de Sparkz tiene como objetivo eliminar el cobalto, tradicionalmente utilizado en el cátodo de una batería de litio. Sparkz dice que su tecnología ofrece el doble de densidad de energía que las baterías actuales sin cobalto que se están desarrollando en China.

No usar cobalto también reducirá el costo de producción de las baterías, reducirá el uso de prácticas mineras problemáticas para materiales y, en última instancia, ayudará a reducir la dependencia de la industria en una cadena de suministro global.

Sparkz también está desarrollando baterías de estado sólido sin cobalto.

Sede: Sheffield, Reino Unido

Director ejecutivo: James Quinn

Faradion desarrolló una química de iones de sodio no acuosa que, según dice, proporciona "rendimiento de iones de litio a precios de plomo-ácido".

Las celdas de iones de sodio pueden reemplazar las baterías de plomo-ácido en transportes de bajo costo como e-scooters, en aplicaciones de almacenamiento estacionario y en sistemas de energía de respaldo. La tecnología podría aplicarse potencialmente a vehículos eléctricos híbridos suaves.

Faradion se fundó en 2011 y tiene como objetivo mejorar los costos, la seguridad y el rendimiento.

A principios de este año, fue adquirida por Reliance New Energy Solar, una subsidiaria de una gran empresa del sector privado en India.

Sede: Ítaca, Nueva York

CEO: Charlotte Hamilton

En sus primeras etapas, la tecnología de baterías de Conamix utiliza azufre para hacer el cátodo o el electrodo positivo en la reacción de iones de litio.

Si bien hasta ahora ha sido una química difícil de probar, la compañía de 8 años afirma que el azufre es el "material de cátodo viable de menor costo y mayor energía en la tabla periódica".

El uso de un cátodo de azufre para las baterías de iones de litio elimina la necesidad de níquel y cobalto. El azufre es abundante, puede obtenerse en el país y es relativamente económico.

La compañía está trabajando para cumplir con los objetivos técnicos requeridos para las aplicaciones automotrices, lo que podría reducir drásticamente los costos y permitir la adopción generalizada de vehículos eléctricos.

Sede: Chicago, Illinois

Director general: Francis Wang

NanoGraf dice que su tecnología de ánodo de silicio podría hacer que los vehículos eléctricos duren un 28 % más con una sola carga que con las baterías actuales.

Lo que hace que la compañía de 10 años sea especialmente inusual es que utiliza un "proceso de química húmeda" que, según dice, es mucho menos costoso y se escala fácilmente cuando se coloca en el equipo de fabricación de baterías existente.

Esta tecnología se puede integrar en las celdas de iones de litio que son populares para las bicicletas eléctricas y se utilizan en los Tesla Model S y X.

El resultado es la celda de mayor densidad de energía disponible hasta la fecha, dice NanoGraf.

Sede: Redmond, Washington

Director ejecutivo: Todd Peters

BrightVolt, fundada en 1998, ha estado desarrollando baterías de iones de litio de estado sólido basadas en electrolitos de polímero.

La compañía dice que sus celdas requieren solo dos componentes, en lugar de tres, lo que las hace más fáciles de fabricar y que su polímero actúa como un pegamento para ayudar a mantener las baterías delgadas y flexibles.

Hasta ahora, ha atraído inversiones de Caterpillar Ventures, el brazo de capital de riesgo de la empresa de maquinaria de construcción.

Sede: Taoyüan, Taiwán

Director general: Vicente Yang

La tecnología de batería de cerámica de litio de estado sólido de Prologium está diseñada para almacenar más energía y usarse en varios dispositivos a una variedad de temperaturas.

Ha recaudado $ 873 millones hasta la fecha, incluida la inversión del prometedor fabricante de vehículos eléctricos vietnamita VinFast.

La compañía anunció un acuerdo a principios de este año para desarrollar células con Mercedes, que podrían introducirse en los vehículos de prueba del fabricante de automóviles en los próximos años.

Sede: Woodinville, Washington

Director ejecutivo: Rick Luebbe

La startup Group14, con sede en Washington, también está fabricando un material compuesto de silicio para reemplazar el grafito. Pero lo que hace que esta empresa se destaque es su énfasis en la cadena de suministro nacional.

El temor de no tener suficiente material para las baterías de vehículos eléctricos aquí en los EE. UU. ha dominado las conversaciones de los fabricantes de automóviles, especialmente este año, ya que la producción de los vehículos se ha incrementado. Entonces, Group14 abrió una planta de fabricación comercial nacional en Woodinville, cerca de Seattle.

El polvo de silicio y carbono de Group14 ofrece un mejor rendimiento que las baterías de iones de litio tradicionales y es compatible con las químicas de las baterías de litio y de estado sólido.

Recaudó $ 400 millones en una ronda liderada por Porsche a principios de este año.

Sede: Ann Arbor, Míchigan

CEO: Mateo Kappers

Coretec está trabajando específicamente en nuevos nanomateriales de silicio para colocarlos en el ánodo de las baterías de iones de litio.

Coretec, que ya es un actor en la fabricación de nanocables y películas delgadas de silicio, basado en ciclohexasilano, su compuesto de silicio líquido utilizado como insumo en aplicaciones de fabricación de silicio, lleva solo un año en su proyecto de batería Endurion.

La empresa está buscando un socio para ayudar a fabricar ánodos.

Andrew Han contribuyó con el reportaje.

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