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Nueva batería es 90% más económica que una de ión-litio

Tokio, Japón. 24 julio, 2020. Las baterías de iones de litio desempeñan un papel fundamental en el mundo de la tecnología, ya que alimentan desde teléfonos inteligentes hasta automóviles inteligentes, y una de las personas que ayudó a comercializarlas dice que tiene una forma de reducir los costos de producción masiva en un 90% y mejorar significativamente su seguridad.

Hideaki Horie, trabajó en Nissan Motor Co., y en 2018 fundó la empresa APB Corp. con sede en Tokio para fabricar “baterías totalmente de polímero”, de ahí el nombre de la empresa. A principios de este año, la empresa recibió el apoyo de un grupo de empresas japonesas que incluyen al contratista general Obayashi Corp., al fabricante de equipos industriales Yokogawa Electric Corp. y al fabricante de fibra de carbono Teijin Ltd.

“Hoy en dia el problema de hacer baterías de litio es que se fabrican como dispositivos de semiconductores”, dijo Horie. “Nuestro objetivo es fabricarlas con un proceso más parecido a la producción de acero”.

La fabricación de una celda, la unidad básica de cada batería, es un proceso complicado que requiere condiciones de sala limpia, con compuertas para controlar la humedad, filtración constante del aire y una precisión rigurosa para evitar la contaminación de materiales altamente reactivos.

La configuración puede ser tan costosa que un puñado de empresas importantes como LG Chem Ltd. de Corea del Sur, CATL de China y Panasonic Corp. de Japón gastan miles de millones de dólares para construir una fábrica adecuada.

La innovación de Horie es reemplazar los componentes básicos de la batería – electrodos revestidos de metal y electrolitos líquidos – con una construcción de resina. Dice que este enfoque simplifica y acelera dramáticamente la fabricación, haciéndolo tan fácil como “untar mantequilla en pan tostado”. Permite que las hojas de la batería de 10 metros de largo se puedan apilar una encima de la otra “como los cojines de los asientos” para aumentar la capacidad, dijo. Es importante destacar que las baterías de resina también son resistentes al fuego cuando se perforan.

En marzo, APB recaudó 8.000 millones de yenes (US$ 74 millones), una cantidad ínfima para los estándares de la industria en general, pero que será suficiente para equipar completamente una fábrica para la producción masiva que se iniciará el próximo año. Horie estima que los fondos harán que su planta en el centro de Japón tenga una capacidad de 1 gigawatt-hora para 2023.

Las baterías de iones de litio han recorrido un largo camino desde que se comercializaron por primera vez hace casi tres décadas. Duran más, tienen más potencia y cuestan un 85% menos que hace 10 años, y son el caballo de batalla silencioso que impulsa el crecimiento de los teléfonos inteligentes y las tablets con chips cada vez más potentes. Pero la seguridad sigue siendo un problema ya que las baterías han sido la causa de incendios; desde los autos de Tesla Inc. hasta los jets Dreamliner de Boeing Co. y los smartphones de Samsung Electronics Co.

“Sólo desde el punto de vista de la física, la batería de iones de litio es el mejor calefactor que la humanidad ha creado”, dijo Horie.

En una batería tradicional, un pinchazo puede crear una sobrecarga de cientos de amperes, varias veces la corriente eléctrica que llega a una casa promedio. Las temperaturas pueden entonces dispararse hasta 700 grados centígrados. La batería de APB evita tales condiciones cataclísmicas utilizando el llamado diseño bipolar, eliminando los actuales cuellos de botella de energía y permitiendo que toda la superficie de la batería absorba las sobretensiones.

“Debido a los muchos incidentes, la seguridad ha sido la prioridad en la industria”, dijo Mitalee Gupta, analista senior de almacenamiento de energía en Wood Mackenzie. “Esto podría ser un gran avance tanto para el almacenamiento como para las aplicaciones en los vehículos eléctricos, siempre que la empresa sea capaz de ampliar su escala con bastante rapidez”.

Pero la tecnología no está exenta de defectos. Los polímeros no son tan conductores como el metal y esto podría impactar significativamente en la capacidad de carga de la batería, según Menahem Anderman, presidente de Total Battery Consulting Inc. con sede en California. Una desventaja del diseño bipolar es que las celdas están conectadas en serie, lo que dificulta su control individual, dijo Anderman. También cuestionó si el ahorro de costos será suficiente para competir con los actuales lideres de la industria.

“El capital no está matando el costo de una batería de iones de litio”, dijo Anderman. “El ion-litio con electrolito líquido seguirá siendo la aplicación principal por otros 15 años o más. No es perfecto y no es barato, pero más allá del ion-litio hay un ion-litio mejorado”.

Horie reconoce que APB no puede competir con los gigantes de la industria que ya se benefician de las economías de escala después de invertir miles de millones. En lugar de centrarse en el “océano rojo” del sector automovilístico, APB se centrará primero en las baterías fijas utilizadas en edificios, oficinas y centrales eléctricas.

Ese mercado llegará a un valor de US$ 100.000 millones para 2025 en todo el mundo, aumentado su tamaño más de cinco veces del que tenia el año pasado, según estimaciones de Wood Mackenzie. Sólo los Estados Unidos, que junto con China serán la principal fuente de aumento de la demanda de almacenamiento de energía, es probable que vea un aumento de 10 veces a US$ 7.000 millones en el período.

Horie, de 63 años, comenzó con las baterías de iones de litio en sus inicios. En febrero de 1990, al principio de su carrera en Nissan, comenzó su incipiente investigación sobre vehículos eléctricos e híbridos. Unas semanas más tarde, Sony Corp. sorprendió a la industria, apostando por la tecnología níquel-hidruro, anunciando planes para comercializar una alternativa a las baterías de iones de litio. Horie dice que vio inmediatamente la promesa y presionó para que las dos compañías combinaran sus esfuerzos de investigación ese mismo año.

Sin embargo, en el año 2000, Nissan abandonó su negocio de baterías, tras haber sido rescatada por Renault SA. Horie tenía una oportunidad de convencer a su nuevo jefe Carlos Ghosn de que los vehículos eléctricos valían el esfuerzo. Después de una presentación de 28 minutos, un Ghosn visiblemente emocionado proclamó que el trabajo de Horie era una inversión importante y dio luz verde al proyecto. Así el Nissan Leaf se convertiría en el vehículo eléctrico más vendido durante una década.

A Horie se le ocurrió la idea de la batería de polímeros mientras estaba en Nissan, pero no pudo conseguir el apoyo institucional para hacerla realidad. En 2012, mientras enseñaba en la Universidad de Tokio, se le acercó la empresa Sanyo Chemical Industries Ltd., conocida por sus materiales superabsorbentes utilizados en los pañales. Juntos, los dos desarrollaron la primera batería del mundo usando un polímero de gel conductor. En 2018, Horie fundó APB y Sanyo Chemical se convirtió en uno de sus primeros inversionistas.

APB ya ha conseguido su primer cliente, una gran empresa japonesa cuyo nicho y productos de alto valor agregado se venden principalmente en el extranjero, dijo Horie. Se negó a dar más detalles y dijo que APB tiene planificado hacer el anuncio en agosto.

“Esta será la prueba de que nuestras baterías pueden ser producidas masivamente”, dijo Horie. “Los fabricantes de baterías se han convertido en ensambladores. Estamos poniendo a la química nuevamente como el actor principal”.

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Unicornio hace que su teléfono o auto funcione más tiempo

San Francisco, EE.UU. 21 agosto, 2019. Gene Berdichevsky fue uno de los primeros miembros del equipo de Tesla. Ahora está construyendo su propia empresa, Sila Nanotechnologies, un unicornio valorado en más de mil millones de dólares. Startup que parece que nos abastecerá de combustible para viajar por las carreteras o por el aire.

Berdichevsky apareció recientemente como invitado en el Podcast de Dealmakers. Durante su entrevista, compartió su viaje, construyendo su primer auto solar, y cómo recaudó cientos de millones de dólares para su propia empresa de tecnología que está creciendo a un ritmo impresionante.

Miles de kilómetros y el diseño de su propia educación

Nació cerca del Mar Negro en Ucrania, pasó un tiempo en San Petersburgo, Rusia, e incluso vivió al norte del círculo polar ártico durante cinco años. Todo antes de aterrizar con su familia en Richmond, Virginia, y asistir a la Universidad en California.

Gene tuvo la suerte de crecer en una familia emprendedora y ver a su padre crear su propio negocio. Sus padres eran ingenieros de software y trabajaban en submarinos nucleares.

Entonces, la única cosa que dijo que sabía era: “Definitivamente no iba a ser ingeniero de software”. Le gustaban mucho las matemáticas y las ciencias. Eso le llevó a estudiar ingeniería mecánica.

Durante su primer año en Stanford, se involucró en el proyecto del auto solar. Los estudiantes competían para construir un auto alimentado por energía solar y correr a través del país, 3.700 km, desde Chicago hasta Los Angeles.

El equipo de Gene construyó el chasis del auto desde cero, construyó una carrocería de fibra de carbono, y lo alimentó con una batería con casi la misma energía que el tostador de su cocina.

Eso fue todo. Se enamoró de la energía, de la resolución de problemas y de la construcción, y se sintió muy animado por haber fabricado algo desde cero.

Dominando la energía

Berdichevsky obtuvo un master en ingeniería energética en Stanford. Realmente no existía tal programa en ese momento. Así que, preparó su propio currículum. Se sumergió en los materiales, la física de los semiconductores, la mecánica cuántica y la energía solar.

Muchas personas están luchando con la decisión de ir a la universidad. Así que, ¿por qué ir, e incluso crear tus propios estudios, cuando en estos días puedes obtener en línea todo lo que quieres saber?

Al igual que con muchos de los otros fundadores de startups de gran éxito que han salido de Stanford, Gene se dió cuenta que la red a la que uno tiene acceso allí es muy valiosa. Algunas de esas personas todavía trabajan con él en Sila hoy en día. También le da valor al aprender de sus compañeros.

Problemas con Tesla y la batería

Al final de su tercer año, Gene se convirtió en el séptimo empleado de Tesla como líder tecnológico para el desarrollo arquitectónico de sistemas de baterías.

No es ningún secreto que Tesla tuvo muchos desafíos iniciales. Comenzaron literalmente superpegando las baterías de notebooks para hacer el paquete de baterías.

Luego, con la seguridad, la principal preocupación era evitar las fallas aleatorias de las baterías. Incluso con una baja probabilidad, al utilizar 10.000 baterías para hacer funcionar un solo vehículo, hay que esperar que esto suceda y anticiparse a ello.

Tesla creció de unas 10 personas cuando Berdichevsky empezó allí, a unas 300 cuando se retiró. Alrededor de 30 veces en sólo cuatro años. Tesla ahora tiene más de 45.000 empleados con una capitalización de mercado de US$ 40.000 millones.

Su gran lección en Tesla fue que como fundador de una startup, uno quiere ir tras problemas realmente grandes. Irónicamente, Gene dice que a veces es más fácil resolver un problema realmente grande que uno más pequeño. Para empezar, te permite atraer un talento impresionate. También es muy gratificante y reduce la competencia.

En Tesla, él vio que hay que estar dispuesto a hacer cosas que el mundo no cree que sean posibles. Esto requiere una mentalidad y una cultura de autosuficiencia en la que uno está dispuesto a hacer muchas cosas internamente, es deci, dentro de la misma empresa.

El espíritu empresarial

Desde el día que entró en Tesla, Gene dice que su cerebro ya estaba obsesionado con “¿Cómo puedo empezar mi propia empresa? ¿Cómo construyo algo así?” Incluso había escrito un plan de negocios para fabricar autos eléctricos en el mercado estadounidense en su tercer año en Stanford.

Luego pasó un tiempo en Sutter Hill Ventures, donde entendió el “lente” que utiliza un inversionista para identificar a los empresarios que tienen el potencial para el éxito. Los ingredientes clave y la forma en que se utiliza ese lente para identificar los patrones incluyen lo siguiente:

1) Grandes mercados definidos por una gran distribución

2) Un producto fuerte que captura el valor

3) Creación de equipos equipados para resolver problemas técnicos complejos

Gene viajó por el mundo encontrándose con muchos inversionistas. Y durante su tiempo con Sutter Hill Ventures, fue que conoció a su futuro cofundador, Gleb Yushin. Poco después, Alex Jacobs, ex colega de Gene en Tesla, se unió a ellos como el tercer cofundador de Sila Nano.

Después de múltiples conversaciones y de entender el valor que cada uno de ellos trajo a la mesa, comenzaron con un laboratorio de 90 m2 en un sótano en Georgia Tech y así nació Sila Nanotechnologies.

Financiando de la próxima disrupción

Inmediatamente después de formar el equipo salieron a recaudar fondos. Tenían una gran ventaja y era la propiedad intelectual que Gleb había acumulado, que incluía seis patentes y cuatro años de datos técnicos sobre el problema que querían resolver.

Sabían que la tecnología era totalmente compatible y tenían una clara comprensión del camino a seguir, dados los años de experiencia en Tesla de Gene y su cofundador Alex.

Salieron y levantaron una ronda de la Serie A con Sutter Hill y Matrix como co-líderes. Ambos han seguido invirtiendo en todas las rondas.

La última ronda de financiamiento de Sila fue una ronda de US$ 170 millones liderada por Daimler. Hasta ahora han recaudado alrededor de US$ 295 millones.

El posicionamiento de la empresa fue crítico ya que mucha gente había perdido dinero en compañías de baterías. Desde el primer día tuvieron muy claro que no eran una empresa de baterías, sino una empresa de tecnología que fabrica materiales para baterías. Las baterías son un mercado de bajo margen, pero los materiales tienen un mercado muy saludable, ya que cuanto mejor sea el producto, mayores serán las ventas.

Ahora la valorización de la empresa está por sobre los US$ 1.000 milloness, donde la narración de historias desempeñó un papel importante. Esto es ser capaz de comunicar la esencia del negocio en 15 a 20 laminas; Guy Kawasaki dice que no deben ser más de 10 e incluso con fondo negro siguiendo la regla 10, 20, 30 (10 laminas, 20 minutos, fuentes tamaño 30). Otro buen ejemplo para emprendedores es la plantilla de Peter Thiel, quien fue el primer inversionista ángel en Facebook con un cheque de US$ 500.000 que convirtió en más de US$ 1.000 millones en efectivo.

Sila Nanotechnologies

Durante los primeros días, los cofundadores pudieron reclutar a un grupo de talentosos ingenieros para que se unieran al equipo y desde allí comenzaron a construir la empresa.

Su modelo de negocio gira en torno a la invención, desarrollo, fabricación y venta de su producto.

En este sentido, su producto es un polvo que sustituye al polvo de grafito en las baterías de iones de litio. Cuanto más eficientemente pueda almacenar el litio, menos material necesitará para la misma cantidad de energía. El material de Sila Nano puede almacenar energía de forma más densa, dándole más energía a un volumen y peso similares.

Sila con su material puede reducir el peso de la batería en aproximadamente un 20% o aumentar las reservas de energía en aproximadamente un 20%. Lo que significa que los vehículos tienen el potencial de ir un 20% más lejos.

Consideremos que cada vehículo eléctrico necesitará entre 15 y 20 kilos de este material. Piense en el futuro, dentro de unos años, cuando todos los vehículos sean eléctricos. Se trata de un mercado de 100 millones de vehículos nuevos al año. Con 20 kilos por auto, serían 2.000 millones de kilos de este material totalmente nuevo en el mundo que hay que producir cada año. Pero, no olvidemos que este modelo de negocios se basa en el actual, es decir, en que se continuaran vendiendo autos a las personas. El cambio que viene es que los autos autónomos (eléctricos también) reducirán drásticamente esa cifra de 100 millones de autos nuevos al año, a probablemente 10 millones, igual es una cifra interesante.

Este material también podría ser utilizado para alimentar nuevos taxis aéreos, y cambiar la forma en que viajamos, y la industria aeroespacial.

Sila ha estado creciendo alrededor de un 40-50% cada año durante los últimos cinco años, y no hay indicios de que eso se vaya a frenar en un futuro próximo.

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Sistema permite monitorear remotamente baterías

Santiago, Chile. 30 mayo, 2017. ¿Cómo impactaría en le gestión de una emergencia conocer previamente la “salud” de las baterías de respaldo? Esta pregunta motivó a un grupo de jóvenes a crear BWatch, un sistema de monitoreo y pronóstico de fallas de baterías de plomo ácido.

Esta innovación, que puede aplicarse en diferentes sectores de la industria, fue creada como Spin-off de la Universidad de Chile apoyado por el ISCI (Instituto Sistemas Complejos de Ingeniería), Open Beauchef, Corfo y Santiago Innova.

Las baterías de plomo ácido son usadas tradicionalmente en los vehículos y sistemas de respaldo de energía llamados UPS, que se activan cuando hay un corte en el suministro, permitiendo por ejemplo, a los grandes computadores asociados a instituciones que manejan volúmenes considerables de datos, como bancos, la bolsa de comercio, empresas y universidades, seguir funcionando.

Bwatch - Karina Avila - Tomislav Roje
Tomislav Roje, CEO junto a Karina Avila, CTO ambos de BWatch.

Estas baterías son utilizadas también en sistemas que dependen de energía para funcionar ante la inexistencia de conexiones a redes eléctricas, como en las estaciones de monitoreo sismológico y vulcanológico.

Ante una emergencia, se requiere que las baterías funcionen a la perfección, para impactar de forma mínima a la población. Esta necesidad motivó a los jóvenes ingenieros a crear una herramienta capaz de identificar en tiempo real la autonomía de las baterías, determinando los ciclos de carga y descarga, su estado, y vida útil. El objetivo de BWatch (www.bwatch.cl) es el de robustecer los sistemas, al dotar al cliente con las herramientas que le permitirán tener un rol predictivo sobre su banco de energía, adelantándose a posibles fallas en sus sistemas.

Este innovador spin off puede ser escalable a baterías de ion litio.

Existen pocas experiencias similares en el mundo, y en la mayoría de ellas, se trata de sistemas caros y poco amables o no aptos para los requerimientos de los clientes. En este sentido, es posible afirmar que estamos ante un producto innovador hecho en Chile.

En un contexto en el que cada vez las Energías Renovables No Convencionales adquieren más presencia en el sistema, y dada la intermitencia en el suministro eléctrico que algunas de estas fuentes de energía generan, cada vez cobran más importancia los sistemas de acumulación de energía. Estos bancos de baterías deben responder cuando se las necesita con la cantidad de energía y calidad de suministro que los sistemas de distribución exigen. Es por lo anterior que soluciones como BWatch que permiten el monitoreo remoto del estado de carga (autonomía) y el estado de salud (vida útil) de las baterías en base a algoritmos propios, se presentan como aportes al sistema, determinantes ante una emergencia que genere cortes de munisitro de energía.

El Instituto Sistemas Complejos de Ingeniería (ISCI) agrupa a un conjunto de investigadores de diferentes universidades con el objeto de generar soluciones interdisciplinarias a problemas desafiantes de la sociedad actual.

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