Toyota desarrolla una batería de estado sólido para EV con hasta 745 millas de autonomía
(topspeed.com)- Toyota está desarrollando una batería de estado sólido para EV con el objetivo de lograr 745 millas de autonomía (aprox. 1,200 km) y carga en 10 minutos; si lo consigue, podría reducir de forma importante la carga que supone recargar un EV de larga distancia
- Al usar un diseño con electrolito sólido en lugar de uno líquido o en pasta, puede almacenar más electricidad en el mismo tamaño, por lo que se considera una candidata prometedora para baterías de autos eléctricos
- Las baterías de estado sólido todavía tienen limitaciones, como el rendimiento en clima frío, la degradación tras ciclos repetidos de carga y descarga, y el alto costo, pero Toyota sostiene que podría haber resuelto los problemas de autonomía y peso de la batería
- Se espera que la primera aplicación no sea en un vehículo totalmente eléctrico, sino en vehículos híbridos, y se plantea 2027 o 2028 como el momento en que estaría lista para la venta
- En comparación con las 103 millas del RAV4 eléctrico de 2012~2014 y las cerca de 250 millas del bZ4x, esta batería de estado sólido podría marcar un punto de inflexión en la estrategia de electrificación de Toyota
Lo que busca cambiar una batería de estado sólido de 745 millas
- Se dice que Toyota ha estado preparando en silencio un avance en baterías para EV desde su área de I+D, más que a través de promoción externa
- La batería de estado sólido en desarrollo apunta a 745 millas de autonomía y 10 minutos de carga
- En sistema métrico, eso equivale a unos 1,200 km de autonomía
- El tiempo de carga se plantea en 10 minutos
- Si estas cifras se hacen realidad, incluso los EV de producción masiva podrían acercarse a la capacidad de recorrer largas distancias de un vehículo con motor y tanque de combustible
- Se espera que reduzca la necesidad de hacer paradas frecuentes para cargar durante viajes familiares largos
Ventajas de las baterías de estado sólido y debilidades que aún quedan
- Las baterías de estado sólido almacenan la carga en un electrolito sólido
- Otras baterías más comunes usan electrolitos líquidos o en pasta
- Actualmente, las baterías de estado sólido se usan con frecuencia en dispositivos pequeños con baja demanda energética, como marcapasos y RFID
- Gracias a su alta densidad energética, pueden almacenar más electricidad que otras baterías del mismo tamaño, por lo que se consideran una opción adecuada para vehículos eléctricos
- También siguen existiendo razones por las que no han podido adoptarse de forma amplia en automóviles y grandes dispositivos de consumo
- Su desempeño no es bueno en clima frío
- Tienden a degradarse con rapidez después de ciclos repetidos de carga y descarga
- Su costo es especialmente alto
- Por estas limitaciones, no han logrado expandirse a laptops, smartphones y automóviles en general
- Con la expansión de los EV, la rentabilidad de la investigación en baterías ha aumentado frente a hace una década, y los investigadores se están enfocando en resolver las debilidades de las baterías de estado sólido
- Toyota es mencionada como la primera empresa en afirmar que podría haber resuelto los problemas de autonomía y peso de la batería
Relación con la estrategia de vehículos de hidrógeno
- Toyota ha sido una empresa más enfocada que otras automotrices en los vehículos de hidrógeno
- El Toyota Mirai se ha consolidado prácticamente como el modelo representativo de este tipo de vehículo
- Se parece a un sedán convencional
- Fue diseñado para dar una impresión cercana a la de un Camry
- Aunque incorporó una celda de combustible de hidrógeno en un auto común, el mayor obstáculo para sus ventas ha sido la infraestructura de recarga
- Toyota también anunció recientemente una versión de hidrógeno del Crown que se venderá solo en Japón
- En el segmento de camiones comerciales, también impulsa con fuerza el uso del hidrógeno
- Antes parecía que Toyota veía una ventaja mayor en el hidrógeno que en las baterías, pero el desarrollo de baterías de estado sólido se acerca más a una estrategia que aborda tanto baterías como hidrógeno
- En la promoción de vehículos de hidrógeno por parte de las automotrices, suele aparecer el mensaje de que un solo combustible no resolverá la crisis energética y que la celda de combustible de hidrógeno es solo una pieza del rompecabezas
El historial cauteloso de Toyota con los EV
- Detrás de la cautela de Toyota al incorporar EV de batería en su línea actual está el desempeño de su anterior RAV4 eléctrico
- El RAV4 eléctrico se vendió entre 2012 y 2014 y tenía una autonomía de 103 millas
- Aunque las fallas mecánicas graves no fueron el problema principal, se consideró que su autonomía era demasiado corta incluso para los trayectos al trabajo
- Después, en 2022, Toyota lanzó el crossover SUV bZ4x
- La autonomía del bZ4x varía según la versión y ronda las 250 millas
- Se le considera en un nivel similar al de muchos EV actuales
- Debido a este avance cauteloso en EV, resulta un cambio inesperado que Toyota ahora ponga al frente la solución del problema de la autonomía con baterías
Forma de lanzamiento y orden de aplicación
- Toyota no pondrá de inmediato en producción un BEV de larga autonomía
- Se espera que los primeros vehículos en adoptarla no sean totalmente eléctricos, sino híbridos
- Toyota dijo que esta batería podría estar lista para la venta en 2027 o 2028
- Empezar por híbridos podría servir como amortiguador en términos de confiabilidad
- Aunque la batería no soporte el desgaste del uso diario, seguiría existiendo el respaldo del motor de combustión interna
- Incluso en ese caso, podría ofrecer una autonomía mejor que la del RAV4 eléctrico de 2012
- Toyota ya ha introducido antes nuevos trenes motrices en vehículos prácticos
- El Prius fue un vehículo práctico de uso diario que presentó los híbridos al público general
- El Toyota Previa, una minivan con motor central, es recordado por el caso de que para cambiarle el aceite había que retirar los asientos delanteros y abrir una tapa en el piso
Lo que significa en la competencia del mercado EV
- La promesa de Toyota con su batería de estado sólido representa una cifra muy fuerte según los estándares actuales del mercado EV
- A modo de comparación, ni siquiera Tesla habría logrado todavía producir un vehículo con la misma autonomía que un auto con motor de cuatro cilindros en línea y tanque lleno
- También se destaca la posibilidad de carga en 10 minutos y de conducir de Chicago a Philadelphia sin recarga intermedia
- Si Toyota cumple su propia promesa, podría colocarse en posición de superar a las compañías que hoy compiten en la parte alta del mercado EV
1 comentarios
Opiniones de Hacker News
En baterías no basta con que sean muy ligeras, o que estén hechas con materiales comunes, o que aguanten 10 000 ciclos; tienen que ser buenas en varios aspectos y al menos decentes en la mayoría.
Por ejemplo, importan la capacidad por dólar, la capacidad por kg, la capacidad por litro, la velocidad de carga y descarga, las pérdidas en carga/descarga, el riesgo de incendio, la disponibilidad de materiales y de herramientas y técnicas de fabricación, la resistencia a estrés mecánico como vibraciones, la degradación por ciclo, la degradación al almacenarlas con estado de carga alto/bajo, la caída de rendimiento a altas y bajas temperaturas, y la reciclabilidad al final de su vida útil.
Si cualquiera de estos aspectos es lo bastante malo, puede descartar por completo a una candidata a batería para vehículos eléctricos; por ejemplo, con solo tener mala durabilidad mecánica ni siquiera sirve para vehículos, aunque podría ser buena para almacenamiento estacionario.
Si una persona no experta puede sacar una lista así tras pensarlo unos minutos, al imaginar las baterías del futuro hay que entender en cuántas áreas se defienden bien las baterías de litio actuales.
Además, puntos como el almacenamiento con bajo/alto estado de carga o el rendimiento a altas/bajas temperaturas hoy los gestiona el BMS, y los modelos que no tienen esas funciones ya no son competitivos. Esto se debe a que la densidad energética subió lo suficiente como para poder reservar parte de la capacidad para ese propósito.
La pregunta más importante es si existe un proceso para fabricar esta batería a gran escala, y ahí es donde finalmente se decide el éxito o fracaso de una tecnología emergente de baterías.
También importa si necesitan acceso al aire o si deben liberar gases. Aunque no sea hidrógeno, eso por sí solo genera varios problemas.
También hay que ver cuánto cae el rendimiento cuando se usa repetidamente solo una parte del rango de carga/descarga; viene a la mente el efecto memoria de las viejas baterías NiCad.
Los residuos, OSHA, materiales peligrosos y temas ambientales y de seguridad abarcan todo el ciclo, desde las minas de materias primas hasta la eliminación final. Eso incluye incendios o inundaciones en instalaciones con muchas baterías, accidentes de vehículos e incluso casos en que quedan abandonadas en un granero.
Me parece bien que se haya escrito “qué tan disponible es” y no “precio actual”, porque cubre mucho mejor los problemas reales de la cadena de suministro.
También recuerdo EEStor, una afirmación de avance en baterías de una generación anterior: https://en.m.wikipedia.org/wiki/EEStor
[0] https://www.forbes.com/sites/bertelschmitt/2017/07/25/ultraf...
Ya pasaron 6 años, pero no parece un retraso tan grande.
La indiferencia de Toyota hacia los eléctricos parece que terminará llevándola al mismo desenlace que Kodak o BlackBerry.
No es que se necesite una batería revolucionaria como esta; las baterías actuales ya funcionan bien. Hoy manejé 1200 km en un Tesla. Lo que hace falta es desarrollar y vender vehículos eléctricos.
Toyota tuvo el primer híbrido, y era tan bueno que manejé un Prius durante 10 años. También hizo híbridos enchufables y estaba a la cabeza, pero ahora da pena verla casi al final de la carrera de los eléctricos.
También creó una subsidiaria de conducción autónoma con unos 1000 empleados [2].
Además lanzó eléctricos como el bZ3, bZ4x y Lexus RZ.
La tecnología actual de baterías es una gran razón por la que mucha gente no se pasa a los eléctricos. Las personas a mi alrededor siguen preocupándose por los tiempos de carga y las rutas con supercargadores en viajes largos.
Si con esa gran autonomía fuera posible una carga en 10 minutos, creo que cambiarían fácilmente a un eléctrico.
Los autos de combustión interna generan varias fuentes de ingresos después de la venta, como cambios de aceite periódicos, reemplazo de frenos y problemas de motor. Los vehículos eléctricos casi no tienen esos ingresos recurrentes, así que el valor a largo plazo de Toyota se reduce mucho.
Los autos de hidrógeno son casi iguales a los de combustión interna. Tienen al frente una celda de combustible grande, caliente y delicada, requieren mantenimiento avanzado continuo y también necesitan estaciones de hidrógeno complejas. Si no hay batería, los frenos también se desgastan según lo previsto. Salvo por el CO2, ofrecen todo lo que dan los autos de combustión interna.
No sorprende que Toyota haya mirado ese futuro durante tanto tiempo, y ahora está tratando de ponerse al día tarde, así que va bastante rezagada
Una empresa gigante como Toyota podría tener decenas de modelos en preparación para lanzamiento
Si de todos modos pronto va a salir un auto eléctrico de 745 millas, ¿quién querría comprar uno de 300 millas?
Tal vez la tasa máxima de descarga de esta batería sea demasiado baja y se necesite un paquete exageradamente grande para entregar la potencia instantánea que requiere un motor eléctrico
Confío en la calidad de fabricación de Toyota, pero creo que tendré que reemplazar mi vehículo actual antes de que Toyota saque al mercado un modelo eléctrico dedicado probado y producido en masa. Esperé demasiado
También estaba en 2014: https://www.autonews.com/article/20140127/OEM06/301279980/to...
Hay dos métricas importantes para Toyota: qué tan rápido puede poner en marcha una producción anual de baterías de varios GWh, y cuál es el costo en $/kWh de esas baterías
Toyota tiene que trasladar la producción de millones de autos de combustión interna/híbridos a autos totalmente eléctricos, así que necesita una escala de cientos de GWh
Toyota es conocida por autos populares y accesibles, y en un auto eléctrico la batería es, por lejos, el componente más caro. Parece más plausible mirar baterías de ion sodio baratas que baterías de estado sólido llamativas
Toyota llegó tarde al mercado y todavía solo tiene unos cuantos concept cars y algunos modelos cuya producción deja en manos de BYD. Ya empezó a invertir en capacidad de producción, pero parece que tomará algunos años más ver resultados
Fabricantes asiáticos como BYD, Nio y VinFast ya están fabricando millones de autos eléctricos, y Tesla se convirtió en una categoría aparte en rentabilidad y costos de producción. Stellantis, Ford y GM también entraron, pero muestran que la transición es difícil y requiere mucho aprendizaje y reinvención
Para ponerse al día, Toyota necesita más que una batería mágica
Creo que venderían muchísimo si pusieran trenes motrices híbridos enchufables en camionetas como la Tacoma o la 4Runner
Hoy no es realista producir autos eléctricos baratos en masa
Como alemán, me frustra que la industria automotriz alemana sea tan tímida, conservadora y lenta
Dicho eso, la parte de abajo que dice “Toyota afirma que estará listo para venderse en 2027 o 2028” le quita bastante entusiasmo
Cuesta creer que ponerle una batería y un motor eléctrico al mismo auto agregue 16.000 euros
En departamentos o lugares de trabajo también podrían repartirse el uso de cargadores con algo como calcomanías de acceso por día de la semana
Así no tendría que detenerme más seguido que con un auto de combustión interna en viajes largos, y también me preocuparía menos que el frío, la velocidad o la altitud reduzcan mucho la autonomía
Aun así, fabricantes alemanes como Mercedes-Benz también están colaborando con fabricantes de celdas de estado sólido: https://group.mercedes-benz.com/company/news/220127-prologiu...
Como referencia, los dos reactores nuevos de la planta nuclear Vogtle son de 1100 MW cada uno
Me pregunto de dónde espera la gente que salga esa potencia de carga
La carga máxima no viene directamente de la red eléctrica. El problema es que esa electricidad es relativamente cara, y ese enfoque se parece más a un último recurso
En cambio, conviene tener una batería grande en el sitio para entregar energía rápidamente, y que absorba energía solar cercana o electricidad barata de madrugada. De hecho, muchos cargadores rápidos ya funcionan así
Que la batería sea más grande no significa que la gente maneje más ni use más kWh. Significa que puede espaciar más las recargas, y se usa menos la carga rápida
Con una batería así de grande, la mayoría de la gente rara vez recorrería esa distancia en un día, así que casi no se descargaría. Si de verdad hay algunos días así, basta con hacer una pausa
Incluso en autos eléctricos con baterías más pequeñas, la mayoría ya depende más de la carga lenta nocturna que de la carga rápida. Con una batería de este tamaño, quizá ni siquiera haga falta usar carga rápida
Aun así, visto como volumen total de electricidad, no es tan grande. En mi país, al convertir el kilometraje anual de los vehículos a kWh usando la eficiencia promedio de los EV, dio alrededor de un aumento del 11% en el consumo eléctrico
Otros países pueden ser distintos, y hará falta más electricidad limpia, pero un aumento del 11% no es un problema insuperable
Si lo que quieren decir es “cómo llevamos tanta electricidad hasta el sitio”, los trenes eléctricos usan esa potencia de forma rutinaria. En nuestra ciudad, cientos de tranvías consumen más de 700 kW cada uno, y las locomotoras eléctricas suelen usar unos 5 MW. La red eléctrica ya sabe manejar eso
Puede que alguien haga un viaje largo una vez al año, pero el conductor promedio no recorre ni 40 millas al día
La carga normal nocturna, que representa la mayor parte del consumo eléctrico de los EV, aplana la demanda y más bien beneficia a la red. Si hay quien compre energía en horas de bajísima carga a las 2 a. m., el costo marginal por kWh baja
Salvo por la eficiencia ligeramente menor de la carga rápida, el consumo total de electricidad es el mismo que al cargar más lento
Algunos autobuses eléctricos ya hacen carga rápida de megavatios durante los pocos minutos en que los pasajeros bajan y suben en la terminal
Con una densidad similar y unos 50 euros por kWh, tienen ventaja frente a las de ion litio de más de 100 dólares o las LiFePO4 de 130 dólares
Las baterías de próxima generación de la competencia ya están entrando al mercado, y para el próximo año se espera una nueva batería de ion litio con el doble de capacidad, comparable a la que menciona Toyota. Parece poco probable que CATL esté mintiendo
Toyota viene hablando desde 2017 y todavía no ha mostrado nada, pero CATL sí reveló su tecnología
Este año por fin parece ser el año en que las promesas de nuevas tecnologías de baterías se vuelven realidad en producción masiva
No creo que eso signifique que Toyota sea tan extraordinaria como para no importarle que otras empresas le quiten mercado