Híbridos y Eléctricos

DATOS DE BLOOMBERGNEF

¿Cuál es el componente más caro de una celda de batería de un coche eléctrico y por qué?

A partir de los datos de BloombergNEF se ha podido deducir lo que repercute cada componente de los que forman la estructura química de una celda de batería en su precio final y evaluar los riesgos que supone la subida del precio de cada uno de ellos.

coste componentes celdas de baterias de iones de litio
Cada uno de los componentes de las celdas de una batería de litio influye en su precio final en función de su importancia. Imagen de Visual Capitalist.

El incremento de los costes de extracción, el procesamiento y el transporte de las materias primas puede hacer que las  baterías de iones de litio eleven su precio final. Pero no todos los componentes de una celda tienen la misma influencia en él, ya que, bien por la cantidad que se utiliza de ellos, por su demanda y por su abundancia en la naturaleza, su repercusión en el coste final es diferente. Utilizando los datos del BloombergNEF, Visual Capitalist ha creado una  infografía en la que desglosa el coste de cada una de las partes que forman una celda de una batería de un coche eléctrico. De todos sus componentes, el cátodo es responsable de la mitad del coste total.

El precio del kWh, a nivel de celda se utiliza frecuentemente para medir el estado y la evolución del mercado de las baterías. Los expertos fijan un coste de 100 dólares por cada kWh (90 euros/kWh) para una batería ya empaquetada como el punto de inflexión para lograr la paridad de precios entre un coche eléctrico (sin subsidios) y uno de combustión de la misma categoría. Teniendo en cuenta que el coste total de propiedad de un eléctrico es muy inferior a uno de combustión, gracias al ahorro en el combustible y el mantenimiento, la decisión de compra favorecerá claramente a la nueva tecnología.

Evolución de los precios

En 2010, el precio promedio de un paquete de baterías de iones de litio era de alrededor de 1.200 dólares por kWh. En 2021, los datos indican que este coste, en promedio, ha descendido hasta los 132 dólares por kWh. Esta drástica disminución ha hecho que los vehículos eléctricos puedan reducir su precio de venta de tal manera que, con los planes de ayuda que implementa cada estado, hoy casi pueden llegar a convertirse en una alternativa real a los vehículos con motor de combustión interna.

Hablando siempre en términos promedio, un coche eléctrico  moderno tiene un paquete de baterías con una capacidad entre 60 y 100 kWh. Hoy en día este componente representa aproximadamente el 32 % de su coste total. Para poner esta cifra en contexto, en 2016, la batería representaba el 49 %. Por otro lado, un paquete de baterías se compone de cientos de celdas individuales. Los materiales que entran a formar parte de ellas representan alrededor del 77 % de su coste total.

Actualmente se está produciendo un aumento en los precios de las materias primas que entran a formar parte de una celda de iones de litio, de manera que los analistas predicen que, por primera vez desde 2010, el coste de 1 kWh de una batería de iones de litio aumentará en 2022.

El coste de cada componente

La celda de una batería de iones de litio está compuesta por un electrodo positivo (el cátodo), un electrodo negativo (el ánodo), un electrolito líquido formado por solventes orgánicos que permite la transferencia de iones de litio entre los electrodos y un separador que evita que las celdas de la batería se cortocircuiten. Además, se colocan una serie de láminas delgadas de cobre y aluminio que se adhieren a los electrodos y actúan como colectores de corriente y otros materiales (generalmente plásticos) que actúan como carcasas para las baterías.

Teniendo esto en cuenta, y a partir de los datos estadísticos de BloombergNEF, Visual Capitalist ha creado una infografía en la que muestra el desglose de una celda de batería y el porcentaje de coste que cada uno de los componentes sobre el total:

  • Cátodo: 51 %
  • Fabricación y depreciación: 24%
  • Ánodo: 12 %
  • Separador: 7 %
  • Electrolito: 4 %
  • Carcasa y otros materiales: 3 %

*Los porcentajes no suman el 100 % debido al redondeo.

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Infografía realizada por Visual Capitalist con datos de BloombergNEF, en la que se refleja la influencia de cada componente de la batería en su precio final.

La importancia de cada componente en una batería

Cuando una batería se descarga, los iones de litio viajan del ánodo al cátodo, y este se encarga de almacenarlos hasta que, cuando se recarga la batería, el proceso se invierte y los iones de litio regresan al ánodo. Por esta razón, el cátodo es el componente que determina el rendimiento, la autonomía y la seguridad térmica de una batería y, por lo tanto, de un vehículo eléctrico en sí, lo que lo convierte en uno de los componentes más importantes. Esta es la razón por la que  es el que tiene mayor influencia en el rendimiento de la celda de la batería, alcanzando un 51 % del total.

Los cátodos de las baterías de iones de litio se componen de varios metales que previamente precisan de un proceso de refino.  Según la química de la celda, por lo general incluyen litio, níquel y cobalto. Las composiciones más comunes de los cátodos actuales son tres.

Las baterías de litio ferrofostato (LFP-LiFePO4) Utilizan fosfato como material para el cátodo y no precisan de cobalto, un material caro y complicado de conseguir.  Las baterías de litio, níquel, manganeso y óxido de cobalto (NMC) se pueden considerar hoy en día, casi, como un estándar en la industria del automóvil. Con diferentes porcentajes de cada uno de sus componentes su uso está muy generalizado, aunque están llegando al límite de su rendimiento. Las baterías de níquel, cobalto, óxido de aluminio y litio (NCA) ofrecen la energía específica más alta, acompañada por una potencia específica suficiente y un ciclo de vida prolongado. Esta es la razón por la que son muy adecuados para el mercado de vehículos eléctricos, a pesar de que necesitan controles de seguridad muy altos debido a su naturaleza más inestable.

Los metales de las baterías que componen el cátodo tienen una gran demanda por parte de los fabricantes que tratan de asegurarse su suministro con mucha antelación. Los metales que los componen representan aproximadamente el 40 % del costo total de la celda.

El resto de los componentes suponen un 49 % del total del coste de producción de una celda. Más allá de los costes de fabricación, que ocupan el segundo lugar con un 24 %, el siguiente componente más costoso de una celda de batería de iones de litio es el ánodo, que representa el 12 % del total. 

El ánodo de una celda comercial de iones de litio está hecho de grafito natural o sintético, que prácticamente proviene en su totalidad de China y que tiende a ser menos costoso que el de otras tecnologías de batería. El grafito almacena los iones de litio entre sus capas de átomos de carbono en un proceso llamado intercalación. Esta capacidad de almacenar iones de litio determina en gran medida la capacidad total de la celda de la batería.

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