Las 7 lecciones de batería EV que aprendimos en ACT Expo

Oct 29, 2023

Para algunas flotas, adoptar sus primeros camiones eléctricos puede parecer un acto de fe simplemente porque hay muchas incógnitas, muchas de las cuales giran en torno a la verdadera viabilidad del tren motriz eléctrico. ¿Qué aportará al transporte por carretera la próxima generación de productos químicos para baterías? ¿El nuevo camión eléctrico que compre hoy mantendrá su valor mejor que un nuevo camión diésel dentro de cinco o 10 años? ¿Cómo podemos dar mayor consideración a las cuestiones éticas en el camino hacia operaciones más sostenibles?

En la ACT Expo de este año, un panel de expertos en baterías para vehículos eléctricos se reunió para enfrentar todas estas preguntas y más. El panel incluía:

Siga leyendo para escuchar sus pensamientos...

Dustin gracia : Las baterías que enviamos a nuestros clientes y las baterías que integramos en los vehículos en cualquier aplicación no están destinadas a ser reemplazadas durante su vida útil. Durarán más que el propio vehículo, ya sea una vida útil de ocho, 10 o 12 años, tenemos algunas garantías muy largas y extendidas. La idea es depreciar completamente el valor de esa batería contra el costo de operación de ese vehículo. Y al hacerlo, básicamente te quedas con una ventaja cuando hablamos de valor residual.

Mujeeb Ijaz : Realmente me gusta [la idea de] este motor de IA que piensa a lo largo de la vida útil de una batería para comunicar el estado de la batería, decidiendo al final: ¿Lo reutilizo? ¿Lo reciclo? Esa es en realidad la forma correcta y lógica de pensar en ello. Las baterías van a pasar por diferentes experiencias en su ciclo de vida. Algunos envejecerán más rápido que otros debido a la temperatura del mercado, el ciclo de trabajo, el uso de carga rápida y muchos factores diferentes. De hecho, las baterías pueden tener tal variabilidad en la condición de fin de vida que no es una cuestión de "tiempo". Aunque siempre consideramos 10 años [de vida útil], se trata más bien de lo que pasó la batería y de la rapidez con la que envejeció. Resulta que las compañías de baterías se han vuelto buenas en la construcción de una biblioteca sobre cómo abusar de una batería y hacer que se agote lo más rápido posible, pero el mundo real ha sido más amable que nuestros protocolos de prueba de batería porque lleva mucho tiempo obtener los datos.

chris mi : Creo que realmente todo depende de la aplicación. Mucha gente realmente no sabe que algunas de las baterías actuales con vehículos eléctricos no duran tanto. Muchos de ellos solo duran entre 800 y 1000 ciclos. Esas baterías son buenas para aplicaciones de segunda vida, pero en el vehículo van a morir. Quizás se pregunte por qué los OEM afirman ponerle 12 años de garantía. Bueno, porque muchos vehículos recorren distancias más largas, lo que significa que tienen un paquete de baterías más grande y ya no se cargan esas baterías una vez al día. En el futuro, creo que todos los vehículos eléctricos estarán dentro de los 800 a 1000 ciclos en los que puedes conducir 500, 600 millas. ¿A quién le importan los ciclos de vida cuando los carga cada 10 días?

Mujeeb Ijaz : Probablemente no habrá una sola química que domine el mercado. Creo que va a ser una combinación, y adaptar la química es una idea importante cuando se está entregando según las necesidades de una aplicación. Nos gusta el fosfato de hierro y litio por su durabilidad, costo, seguridad y capacidades de cadena de suministro a nivel mundial. Y nos estamos preparando para crear densidad de energía a través del diseño del sistema para que sea competitivo con el níquel cobalto. Luego, estamos aumentando esta batería de fosfato de hierro y litio en una segunda tecnología que hace un extensor de rango y combina ese extensor de rango con LFP. El mercado es interesante; no necesariamente necesita una batería duradera para viajes de larga distancia. Puedes tener una segunda química que sea menos duradera.

Mujeeb Ijaz : Empleamos refrigeración líquida. Tenemos un diseño de placa completa e integramos la celda y el paquete para que todas las celdas aprovechen una placa refrigerada por líquido debajo. Como entendemos, la importancia de la gestión térmica es tanto crear una temperatura homogénea como tratar de regular la temperatura a la baja. Ambos son importantes, en realidad. Si tiene una brecha persistente en la temperatura en el paquete, un punto muy frío o un punto muy caliente, 10 grados o más, puede cambiar la impedancia lo suficiente como para que no esté descargando las celdas de manera uniforme. Es difícil reparar eso si es persistente. Tenemos calor eléctrico en nuestros paquetes de baterías, pero también podemos aceptar calor a través del circuito de refrigeración.

chris mi : Es un compromiso de costo, rendimiento y expectativas del cliente. Si observa el Nissan Leaf, por ejemplo, nunca han tenido un sistema de enfriamiento activo en muchas generaciones de sus vehículos. Luego miras el Chevy Bolt, y tenían refrigeración líquida que mantiene la batería en un rango de temperatura muy estrecho, lo que aparentemente se supone que es bueno para la vida útil de la batería. En los últimos tres años, hemos realizado pruebas de nivel y descubrimos que a las baterías no les gustan las altas temperaturas. Más de 35 grados tiende a degradar la vida útil de la batería, mucho más rápido que a una temperatura más baja. Bajar alrededor de 10 grados realmente no afectó la duración de la batería.

David Mazaika : Las nuevas regulaciones de IRA que se publican hoy no están directamente relacionadas con los vehículos comerciales, pero esperamos que eso cambie con el tiempo. Es por eso que firmamos este acuerdo ahora en tierra y comenzamos a producir sistemas de baterías aquí en América del Norte. También nos permite brindar un servicio mucho mejor a nuestros clientes OEM aquí en los EE. UU. porque con la cadena de suministro proveniente de China, los plazos de entrega suelen ser de 12 a 16 semanas, y eso es demasiado tiempo para los OEM en producción aquí. Al instalar las baterías aquí en los EE. UU., podremos reducir eso a solo unas pocas semanas.

Dustin gracia : Creo que es justo decir que estamos en una fase de transición en este momento. Entonces, si está comprando celdas hoy, si está comprando LFP, proviene de China. Si está comprando una celda con base de níquel, probablemente provenga de Japón, Corea. Y eso ha sido cierto durante mucho tiempo, lo será durante un par de años más. Estoy muy agradecido con el IRA por haber creado este momento de transición para nosotros, y creo que vamos a ver mucha apertura en la fabricación. Este hombre sentado a mi izquierda está participando en eso y, de la misma manera, Proterra hizo una inversión en LG Energy Solution para producir una gran gigafábrica en Queens Creek, Arizona. Vamos a tener capacidad adicional, así que estoy muy agradecido por eso.

Mujeeb Ijaz : Me sumaré a lo que Dustin ha descrito como un impacto muy beneficioso, desde la perspectiva del IRA, para estimular la cadena de suministro de EE. UU. As Our Next Energy está construyendo una gigafábrica en Michigan para fabricar productos LFP y luego desarrollar también soluciones de empaque. Lo que hemos visto es que esta legislación IRA está ayudando a acelerar nuestra capacidad para llegar a un mercado de mayor escala, lo cual es absolutamente necesario para reducir los costos.

Dustin gracia : Creo que los paquetes de baterías comerciales, en comparación con los paquetes de baterías de automóviles de pasajeros, son mucho más adecuados para una segunda vida. el paquete de baterías de su automóvil suele tener una forma orgánica. Puede tener múltiples niveles y protuberancias y una geometría extraña que realmente no le permite empaquetarse bien en un contenedor. Entonces, su densidad de energía de integración ascendente va a recibir un gran golpe. Del mismo modo, las químicas en esos vehículos de pasajeros suelen estar bastante optimizadas para un ciclo de vida más bajo. Los paquetes de vehículos comerciales son de naturaleza muy modular. Son cúbicos, rectilíneos, apilables, su BMS [sistema de administración de baterías] fue diseñado para conectarse a otros BMS, de modo que podría tener 48 paquetes de baterías completamente conectados y comunicándose entre sí.

chris mi : Hablando de estándares relacionados con las baterías de segunda vida, es muy difícil porque puede obtener cientos de diferentes tipos de baterías, tamaño, lectura, etc. Así que estoy de acuerdo con mi amigo de Proterra en decir que las baterías de autobuses y camiones parecen tener una mejor oportunidad de tener una segunda vida si están diseñadas con una forma realmente rectangular.

Ahora, desde otra perspectiva, las baterías de camiones y autobuses tienden a tener realmente un problema hacia el final de la aplicación del vehículo, porque todos los días se cargan cuatro ciclos. Los vehículos de pasajeros se cargan quizás una vez a la semana o una vez cada 10 días, por lo que tienden a tener más vida útil que la vida útil del vehículo. Otra cosa que quiero mencionar es que en este momento las baterías de los vehículos pertenecen al propietario del vehículo, especialmente para los vehículos de pasajeros, y puede elegir cómo quiere deshacerse de sus baterías. Por lo tanto, los OEM y todos los fabricantes de baterías no tienen ningún control sobre las baterías. Hace solo unos meses, la Unión Europea aprobó esta guía de que los OEM tienen que rastrear y poseer esas baterías. Ellos tienen que ser responsables de esas baterías. No está sucediendo aquí en los EE. UU.

David Mazaika : Para hacer las cosas aún más complejas, la estandarización es muy importante cuando intentas hacer la segunda vida. Al igual que tiene un AAA en el control remoto de su televisor o una batería D en una linterna. Creo que estamos en un punto de inflexión en este momento, porque si miras cuando China comenzó a [aumentar] los vehículos eléctricos, estandarizaron muchos de los tamaños de sus paquetes. Bueno, tenemos paquetes de baterías rectangulares, pero no todos son paquetes de baterías rectangulares iguales. Todos son diferentes. Todos ellos tienen diferente enfriamiento y diferentes velocidades de enfriamiento. Y muchos de los OEM comerciales vienen a nosotros y quieren paquetes personalizados para vehículos de nueva generación. Esos serán incluso más diferentes que los químicos estándar envueltos que estamos haciendo hoy.

Mujeeb Ijaz : En primer lugar, hemos decidido ir con cero cobalto. El cobalto es uno de los materiales más difíciles de escalar. No es geográficamente diverso y las prácticas mineras que se encuentran en los países [donde se encuentra la mayor parte del cobalto] son ​​universalmente reconocidas como malas prácticas, que no obedecen los derechos humanos que los programas ESG y las empresas que son líderes mundiales quieren. El segundo es que pensemos en el desarrollo de nuestras nuevas cadenas de suministro en América del Norte para asegurarnos de que ESG sea parte de nuestra estrategia de abastecimiento de la cadena de suministro. Puede ingresar a la selección de proveedores en función del costo y el rendimiento, pero hacer que ESG y la neutralidad de carbono y la fuente de energía [una prioridad más alta] son ​​realmente muy, muy importantes a medida que desarrollamos esta nueva cadena de suministro. De lo contrario, simplemente traduciremos un conjunto de problemas en otro conjunto de problemas. Creemos que hacer de ESG una alta prioridad y un requisito previo para el abastecimiento es un gran problema en el desarrollo de estas cadenas de suministro.

chris mi : Si tiene la oportunidad, puede buscar en YouTube y puede ver algunas de las áreas donde están minando y verá que este sistema tiende a tener muchos problemas. Algunas áreas, por ejemplo, utilizan trabajadores menores de edad y realmente no prestan mucha atención a los impactos ambientales y la contaminación que conlleva esta minería. California está trabajando muy duro en el área de Salton Sea para construir este llamado Lithium Valley. Estamos buscando diferentes formas de extraer litio de esa región, que se ajustarán a los estándares ambientales avanzados.

Además, debemos pensar en cómo equilibrar algunas de las comunidades desfavorecidas donde no tienen acceso ni siquiera a la electricidad. ¿Cómo podemos asegurarnos de que tengan acceso a las tecnologías que desarrollamos? Yo pienso que esto es muy importante. Tal vez eso se remonta a la segunda vida para que puedan tener acceso a la electricidad cuando no hay suficiente electricidad para todos.

Mujeeb Ijaz : Creo que hay un algoritmo de batería muy interesante que nos puede ayudar con este tema del autoequilibrio. Nos damos cuenta de que los clientes de flotas van a estacionar sus vehículos y los enchufan, pero algunos clientes de flotas suponen que es mejor no tener tantas estaciones de carga y, en cambio, simplemente desenchufar un vehículo y enchufar el siguiente para ahorrar costos en infraestructura. El valor de dejarlo enchufado durante la noche es dejar que todo se equilibre. Los circuitos de equilibrio tienen una corriente muy pequeña, como 200, 300 miliamperios en comparación con 500 amperios por hora de capacidad. Se necesita mucho tiempo para asegurarse de que las cosas puedan equilibrarse. Por lo tanto, hemos pensado en un algoritmo que da luz verde de que la carga está completa, pero no cambia el 99 % al 100 % hasta que se completa el equilibrio. Creo que es importante que eduquemos sobre este tema del balanceo de flotas. Los clientes automotrices probablemente no le presten demasiada atención a eso, pero naturalmente también dejarán sus vehículos enchufados durante la noche. Es probable que dejen que la batería se equilibre y no intenten simplemente quitarla y cambiarla a otro vehículo. En el contexto de la educación, los clientes de flotas necesitan mucha discusión sobre el tema de mantener el equilibrio.

David Mazaika : Creo que uno de los mayores desafíos que existen hoy en día es la infraestructura de carga. Vemos esto en todas partes, muchas flotas compran vehículos eléctricos pesados ​​y los servicios públicos están tan atrasados ​​que no pueden instalar los cargadores lo suficientemente rápido. Me comunicaría con todas las empresas de servicios públicos y les diría: "Intenten cambiar el paradigma. Propongan una nueva forma, porque entre 18 meses y dos años es demasiado tiempo".

Dustin gracia : Diré entradas de capital. Absolutamente tenemos que tener más entrada de capital en este mercado. Sé que suena como si tuviéramos todo el apoyo que necesitamos, pero en general, esta industria no va a escalar sola, y no va a ser escalada solo por el gobierno de EE. UU.