Baterías de litio: los autos eléctricos y los dispositivos electrónicos lideran una nueva revolución tecnológica

ALAMEDA, California — El nuevo monitor de actividad física Whoop se ajusta a la muñeca como cualquier otro dispositivo de control de salud o reloj inteligente. Pero también puedes comprar un sostén deportivo o unas licras equipadas con este diminuto dispositivo, que puede ser un pequeño fragmento electrónico cosido en la tela de la ropa.

Esconder un monitor de actividad física en una presentación tan esbelta no fue poca cosa, dijo John Capodilupo, director de tecnología de Whoop. Requirió de un tipo de batería completamente nuevo. La batería, construida por una empresa emergente de California llamada Sila, le proporcionó al pequeño monitor más potencia que las baterías más viejas y la misma duración de carga.

Y aunque quizás eso no suene como algo trascendental, la batería de Sila forma parte de una oleada de nuevas tecnologías para baterías que podría conducir a diseños novedosos en dispositivos electrónicos de consumo y ayudar a acelerar la electrificación de automóviles y aviones. Incluso podría ser útil para el almacenamiento de electricidad en las redes de infraestructura, lo que contribuiría a los esfuerzos para reducir la dependencia de los combustibles fósiles.

Tal vez los nuevos tipos de baterías no deslumbren a los consumidores del mismo modo que los nuevos dispositivos o aplicaciones, pero al igual que los transistores diminutos, son cruciales para el avance tecnológico. Si las baterías no mejoran mucho, tampoco lo hacen los dispositivos que alimentan.

Compañías como Enovix, QuantumScape, Solid Power y Sila han estado desarrollando estas baterías durante más de una década y algunas esperan dar el salto a la producción masiva aproximadamente en 2025.

El director ejecutivo y cofundador de Sila, Gene Berdichevsky, fue uno de los primeros empleados de Tesla que supervisó la tecnología de baterías cuando la compañía hizo su primer automóvil eléctrico. El Tesla Roadster, presentado en 2018, utilizaba una batería diseñada con tecnología de iones de litio, la misma tecnología de baterías que alimenta a las computadoras portátiles, los teléfonos inteligentes y otros dispositivos de consumo.

La popularidad de Tesla, junto con el rápido crecimiento del mercado de los electrónicos de consumo, detonó una nueva oleada de compañías fabricantes de baterías. Berdichevsky salió de Tesla en 2008 para trabajar en lo que con el tiempo se convirtió en Sila. Otro empresario, Jagdeep Singh, fundó QuantumScape tras comprar uno de los primeros Tesla Roadster.

Ambos vieron cómo las baterías de iones de litio podían cambiar el mercado automotor. Vieron la posibilidad de una oportunidad incluso mayor si lograban construir un tipo de batería más potente.

“Las baterías de iones se habían vuelto lo suficientemente buenas, pero llegaron a un punto muerto”, dijo Berdichevsky. “Queríamos impulsar la tecnología al siguiente nivel”.

Casi al mismo tiempo, el Congreso de Estados Unidos creó la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados-Energía (ARPA-E, por su sigla en inglés), para promover la investigación y el desarrollo de nuevas tecnologías energéticas. La agencia apoyó a las nuevas compañías fabricantes de baterías con financiamiento y otros tipos de ayuda. Una década después, esos esfuerzos están comenzando a rendir frutos.

Tras recaudar más de 925 millones de dólares en fondos, Sila empleó a unas 250 personas en su pequeña fábrica y centro de investigación en Alameda, la pequeña ciudad isleña al oeste de Oakland, California. Cuando fundó la compañía en 2011 junto con otros dos empresarios, Berdichevsky pensó que necesitarían unos cinco años para lograr llevar una batería al mercado. Les tomó 10.

El monitor de actividad física Whoop 4.0, que salió a la venta el miércoles 8 de septiembre con una tarifa de suscripción mensual de entre 18 y 30 dólares, es una primera señal de cómo la tecnología de Sila puede funcionar en el mercado masivo.

La batería proporciona una densidad de potencia un 17 por ciento mayor a la de la batería utilizada por el modelo anterior del monitor de actividad física de Whoop. Eso significa que el dispositivo puede ser un tercio más pequeño, ofrecer una nueva variedad de sensores corporales y mantener la misma duración de carga.

Sila y Whoop, una compañía de Boston fundada por un exatleta de la Universidad de Harvard (llamada así por una frase recurrente que él solía decir antes de los partidos importantes), afirmaron tener la capacidad de fabricación necesaria para instalar la nueva batería en millones de dispositivos en los próximos años.

El monitor de actividad física, un dispositivo con un pequeño nicho de mercado, podría parecer un primer paso tímido, pero es un indicador de las expectativas de Sila de llevar la tecnología a los autos eléctricos y otros mercados.

“Si estas cosas logran entrar a un teléfono inteligente o a algún otro dispositivo de consumo, será una señal de verdadero progreso”, dijo Venkat Viswanathan, profesor adjunto de ingeniería mecánica y ciencia de materiales en la Universidad Carnegie Mellon, quien se especializa en tecnología de baterías. “Eso no es fácil”.

Sila no es exactamente una compañía que fabrica baterías. La empresa vende un nuevo material, un polvo de silicio que puede aumentar de forma significativa el rendimiento de las baterías, y planea producirlas utilizando muchas de las mismas fábricas y otras infraestructuras que desarrollan baterías de iones de litio.

Las baterías de hoy se basan en el movimiento de ida y vuelta de los átomos de litio. Esto genera energía porque cada átomo se encuentra en un estado de carga positiva, lo que significa que le falta un solo electrón. En dicho estado, se dice que estos átomos de litio están ionizados. Esa es la razón por la que se llaman baterías de iones de litio.

Cuando conectas un automóvil eléctrico a una estación de carga, los átomos de iones de litio se acumulan en un lado de la batería llamado ánodo. Cuando enciendes el automóvil y conduces por la carretera, la batería proporciona energía eléctrica mientras los átomos se mueven hacia el otro lado, el cátodo. Esto es posible gracias a la composición química del ánodo, el cátodo y las partes circundantes de la batería.

Normalmente, el ánodo está hecho de grafito. Para mejorar el rendimiento de la batería, Sila reemplaza el grafito con silicio, que puede almacenar más átomos de litio en un espacio más pequeño. Eso se traduce en baterías más eficientes.

Hoy, la compañía produce este polvo de silicio en su pequeña planta en Alameda. Luego vende el polvo a un fabricante de baterías —Sila se negó a identificar a la otra compañía— el cual inserta el material en su proceso existente y produce la nueva batería para el monitor de actividad física Whoop.

“Solo estamos mejorando las fábricas que se utilizan hoy”, dijo Berdichevsky.

Aunque según Berdichevsky esta estrategia le dio a Sila una ventaja significativa sobre sus múltiples competidores, Viswanathan, el profesor de Carnegie Mellon, dijo que otras compañías estaban tomando diferentes caminos para refinar la forma en que se construyen las baterías de iones de litio.

Compañías como Sila y QuantumScape ya tienen asociaciones con varias empresas fabricantes de automóviles y esperan que sus baterías lleguen a los automóviles a mediados de esta década. El objetivo es que sus tecnologías reduzcan de forma significativa el costo de los autos eléctricos y extiendan su rango de conducción.

“Si queremos que los autos eléctricos se vuelvan populares, tenemos que conseguir que bajen de precio hasta llegar a 30.000 dólares”, dijo Singh, director ejecutivo de QuantumScape. “No se puede lograr eso con las baterías actuales”.

También esperan que sus baterías den lugar a nuevos dispositivos y vehículos. Unas baterías más pequeñas y eficientes podrían impulsar el desarrollo de los “anteojos inteligentes” —que incorporan computadoras diminutas—al permitir a los diseñadores incluir un conjunto más ágil de tecnologías en monturas más pequeñas y ligeras. La misma tecnología de baterías podría impulsar los llamados autos voladores, un nuevo tipo de avión eléctrico que podría facilitar los desplazamientos por las grandes ciudades a finales de la década.

Pero estas son solo dos posibilidades, ya que “todos los aspectos de la vida se electrificarán más”, dijo Viswanathan.

Cade Metz es corresponsal de tecnología y cubre inteligencia artificial, coches autónomos, robótica, realidad virtual y otras áreas emergentes. Antes trabajó para la revista Wired. @cademetz