La industria podría reducir las emisiones de GEI fomentando una cadena de valor circular en la que las baterías se reutilicen, reparen o reciclen. Sin embargo, esto requiere un enorme esfuerzo y coordinación entre industrias.

Barreras económicas

Los picos históricos de precios y la volatilidad, las regulaciones nacionales y la escasez de materiales de construcción pueden retrasar drásticamente la construcción de fábricas.

Unas normas de fabricación armonizadas y un fuerte énfasis en el empleo local y los diálogos inclusivos pueden mitigar algunas de estas barreras. La legislación y las iniciativas de trazabilidad de la cadena de suministro también pueden ayudar a mejorar las prácticas de abastecimiento.

Materiales

Los materiales utilizados en la producción de baterías pueden ser críticos. El ejemplo más destacado es el litio, que representa dos tercios del coste de un coche eléctrico.

Otras preocupaciones sobre materias primas incluyen el grafito natural, el níquel y el fósforo. Si bien la infraestructura minera en general está bien establecida para estos metales, no se están descubriendo nuevos depósitos con la suficiente rapidez para compensar las minas antiguas. Como resultado, se espera cierta escasez de materias primas en los próximos años.

Otra posible preocupación es que las operaciones puedan tener impactos desfavorables en las comunidades locales a través de violaciones de derechos humanos, incluido el trabajo infantil y forzado. El cobalto, por ejemplo, está en la lista del Departamento de Trabajo de productos producidos mediante trabajo infantil y/o forzado.

La mejor manera de abordar estos riesgos es mediante la planificación estratégica y la diversificación de la cadena de suministro. McKinsey cree que se puede construir una cadena de valor global de baterías resiliente alrededor de centros regionales que cubran más del 90 por ciento de las celdas locales y el 80 por ciento de la demanda local de materiales activos.

Diseño de celda

Varias opciones de diseño de celdas afectan la confiabilidad, la seguridad y el rendimiento de la batería. La caja o bolsa, los aisladores internos, los cabezales, los puertos de ventilación y los materiales de los electrodos tienen impactos significativos. No existe una celda de iones de litio estándar, ya que celdas que nominalmente parecen iguales exhiben un comportamiento y rendimiento muy diferentes.

La sal electrolítica utilizada en las baterías de iones de litio (LiPF6) se descompone para formar ácido fluorhídrico (HF) tóxico si se mezcla con agua o se expone a la humedad durante la producción y el montaje. Las células se fabrican y ensamblan en "cuartos secos" para evitar la formación de HF.

A medida que aumenta la demanda mundial de baterías de iones de litio, la resiliencia de la cadena de suministro se vuelve cada vez más importante. Esto se puede lograr mediante la integración vertical, la gestión localizada de la cadena de suministro, asociaciones estratégicas y una planificación estricta de los incrementos de fabricación. Las empresas también pueden ayudar a establecer un impacto social sostenible e inclusivo apoyando la salud, la seguridad, los estándares de comercio justo y las iniciativas ambientales y de desarrollo comunitario. Esto incluye la creación de una cadena de valor circular en la que las baterías usadas puedan repararse, reutilizarse o reciclarse.

Conectando celdas

La mayoría de Cadena de batería de litio Los módulos de un vehículo se construyen con conexiones paralelas de múltiples celdas. Esto aumenta la confiabilidad del sistema al agregar rutas de energía redundantes. Sin embargo, crea un desequilibrio actual entre ramas paralelas y aumenta la degradación de las células debido a la generación desigual de calor y la variación de la resistencia de una célula a otra.

Esto conduce a un gradiente de envejecimiento entre las ramas paralelas individuales que reduce la capacidad de la batería y plantea un riesgo de seguridad si la corriente de rama más alta excede la corriente nominal máxima de carga/descarga de la celda (consulte la figura 1c). Esto puede provocar que la celda se sobrecaliente antes de que se activen el resto de dispositivos de seguridad.

Para superar esto, el diseño del módulo debe permitir una separación segura de las celdas soldadas sin comprometer el proceso o el rendimiento de la soldadura. Esto se puede hacer diseñando las celdas para que tengan dos áreas de unión separadas que se cortan después del proceso de soldadura. Las celdas individuales resultantes se pueden utilizar luego en nuevos productos de baterías.

embalaje

Como ocurre con la mayoría de mercancías peligrosas, las baterías de litio y los equipos que funcionan con baterías requieren un embalaje específico para garantizar su seguridad durante el transporte. Estos detalles pueden variar según el modo de transporte.

Por ejemplo, el envío por tren requiere cumplir un conjunto diferente de directrices específicas para el transporte de mercancías peligrosas. Estas regulaciones se detallan en las pautas de Transporte de Mercancías Peligrosas por Ferrocarril (RID), que, cuando se combinan con las pautas ADR utilizadas para el transporte por carretera, efectivamente requieren embalajes, procesos y protecciones similares.

Este tipo de embalaje protege contra cortocircuitos mediante el uso de embalajes interiores no conductores que encierran completamente las celdas y baterías y se colocan de forma segura en embalajes exteriores resistentes. Estos paquetes también incluyen particiones internas para evitar movimientos que puedan aflojar las tapas de los terminales, y están selladas o aseguradas para evitar que la batería se mueva durante el transporte. Estas medidas de protección ayudan a cumplir con UN3480 y otras directrices sobre materiales peligrosos.