Al otro lado de la carretera de la empresa emergente de baterías Group14 Technologies se encuentra el Maltby Cafe, una institución con décadas de antigüedad que sirve rollos de canela del tamaño de platos. El exterior del café está cubierto con media docena de letreros antiguos de gasolineras, un guiño al pasado de los combustibles fósiles del transporte y un sorprendente contraste con la adopción de un futuro electrificado por parte de Group14.
En este rincón tranquilo, aún en gran parte rural, del condado de Snohomish en Washington, Group14 está construyendo baterías de próxima generación que pueden proporcionar más energía y cargarse más rápido que las omnipresentes baterías de iones de litio de la actualidad.
La tecnología, dijo el cofundador y director ejecutivo Rick Luebbe, es «verdaderamente transformadora».
Los capitalistas de riesgo, incluidos Porsche AG y el Fondo de Innovación Climática de Microsoft, también ven potencial en la empresa de 7 años. Group14 ha recaudado más de $648 millones de inversionistas, además de más de $100 millones en fondos federales. La puesta en marcha dice que está valorada en más de $ 3 mil millones, lo que la convierte en una de las empresas privadas más valiosas del noroeste del Pacífico.
En una visita reciente a la sede de Woodinville de Group14, los trabajadores estaban ocupados en las amplias instalaciones, convirtiendo las materias primas en un producto patentado de carbono y silicio que puede reemplazar los ánodos de grafito convencionales. La tecnología se puede utilizar para impulsar todo, desde productos electrónicos de consumo hasta vehículos eléctricos.
El proceso comienza, quizás irónicamente, con productos derivados de la fabricación del petróleo. El material blanco y granulado (la compañía no comparte públicamente qué es) primero pasa por un proceso de polimerización cuidadosamente protegido donde se hornea en un horno grande que se extiende horizontalmente. El horno cocina el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno del material, creando un carbono sintético. El carbón sale en trozos negros parecidos a la piedra pómez que Luebbe describe como un «brownie recocido».
Los trozos se trituran hasta convertirlos en polvo que va a una habitación separada donde los trabajadores con respiradores y equipo de protección combinan el carbón con gas silano. El silano proporciona el silicio que se deposita a través de los poros microscópicos dentro del andamiaje de carbono.
Una vez que una muestra pasa una prueba de control de calidad, está lista para enviarse a uno de los clientes de Group14.
Construyendo una batería mejor
Aísla y polimeriza el carbón, tritúralo, agrega silicio y listo. El proceso suena fácil.
“Lo describimos como elegante”, dijo Luebbe. “Nuestra definición de elegante es ‘ingeniosamente simple’”.
En verdad, Group14 está utilizando un proceso innovador y cerrado que ha llevado años perfeccionar, dijo Luebbe. La simplicidad, agregó, “es un testimonio del arduo trabajo, la perspicacia, la inspiración y la brillantez” de los investigadores del equipo.
Group14 se lanzó oficialmente en 2015 como una escisión de la empresa de materiales de almacenamiento de energía EnerG2, que a su vez era una escisión de la Universidad de Washington creada en 2003.
Hace unos años, la startup exploró la posibilidad de asociarse con la empresa de tecnología de baterías Nexeon, con sede en el Reino Unido. Los dos no pudieron acordar los términos de adquisición o licencia. En septiembre pasado, Group14 presentó una demanda contra Nexeon alegando que la empresa robó y usó secretos comerciales. Nexeon ha calificado el caso de infundado y ha pedido que se desestime. La demanda está pendiente en el Tribunal de Distrito de EE. UU. en Seattle.
En términos generales, así es como funciona la tecnología. En las baterías de litio convencionales, el 60 % de la celda de la batería es el ánodo de grafito, mientras que el 40 % es el cátodo. El cátodo contiene el litio, y es la cantidad de litio la que determina la densidad de energía de la batería.
Los ánodos de silicio tienen una capacidad mucho mayor en peso y volumen que los ánodos de grafito, lo que permite que un fabricante haga un ánodo más pequeño y liviano y aumente el tamaño del cátodo de potencia.
Según pruebas externas, el ánodo de carbono y silicio de Group14 puede mejorar el rendimiento de la batería en un 50 % y proporcionar tiempos de recarga más rápidos, dijo Luebbe.
La startup tiene 60 clientes, aunque Porsche es el único al que nombró públicamente.
Para su uso en vehículos eléctricos, los clientes de Group14 prueban el material en un proceso de tres pasos: primero realizan pruebas piloto con cientos de baterías para ver si el material funciona con su diseño; luego lo prueban a mayor escala; y, finalmente, prueban el rendimiento del sistema en el mundo real, utilizando el material de Group14 en paquetes de baterías instalados en automóviles recorridos 100,000 millas.
El proceso es similar pero más simple para los bienes de consumo.
acelerando la producción
La mayoría de los clientes de la compañía están en los pasos de prueba anteriores, dijo Luebbe, pero algunos están en la fase de evaluación final y están cerca de incorporar el material de ánodo de Group14 en la producción comercial.
Para satisfacer la demanda, la empresa está ampliando sus capacidades de producción:
- El sitio de Woodinville puede producir 120 toneladas de material para baterías por año, aunque está operando por debajo de ese volumen.
- Una instalación en Corea del Sur con una capacidad anual de 2000 toneladas debería comenzar a operar a finales de este año. El proyecto es una empresa conjunta con la empresa de electrónica SK Materials.
- Está previsto que dos módulos de producción entren en funcionamiento en Moses Lake, Washington, a principios de 2024 con una capacidad anual total de 4000 toneladas. Eso es material suficiente para al menos 200.000 vehículos eléctricos.
- El plan es continuar construyendo módulos adicionales de 2000 toneladas durante la próxima década.
- Cerca de 300 personas están trabajando en el proyecto de construcción en Moses Lake y se necesitarán alrededor de 75 personas para operar cada módulo una vez que esté terminado.
Group14 también está terminando la construcción durante las próximas dos semanas de un nuevo centro de I+D en su sede de Woodinville.
La startup eligió Moses Lake como un centro de fabricación debido a su acceso a energía limpia y asequible de represas hidroeléctricas y su proximidad a la base de operaciones de Group14.
Sila Nanotechnologies, con sede en California, que está produciendo sus propios materiales de batería de ánodo de silicio, también inició recientemente una planta de producción en Moses Lake.
NEO Battery Materials, una startup de ánodos de silicio con sede en Vancouver, BC, ha presentado los permisos para la construcción de una planta de fabricación en Corea del Sur. El sitio debería producir 240 toneladas de material de ánodo cada año.
Hay docenas de empresas a nivel internacional que desarrollan tecnología de ánodo de silicio. Dada la mayor densidad de energía de las baterías, el tiempo de carga más rápido y los beneficios económicos de una mayor eficiencia, Luebbe puede imaginar sus aplicaciones más allá de los dispositivos electrónicos y los automóviles. Podrían alimentar sectores que son más difíciles de electrificar, dijo, incluidos aviones y camiones.
Si bien la tecnología está evolucionando, el sector de las baterías aún enfrenta desafíos a medida que aumenta la demanda. Los precios de las baterías aumentaron por primera vez el año pasado, según el seguimiento de BloombergNEF, impulsados por los mayores costos del litio, el níquel y otros metales. Y los expertos dicen que los precios más altos probablemente se mantendrán hasta el próximo año, cuando la producción de litio debería comenzar a aumentar.
Group14 no requiere estos metales para su lado de la ecuación de la batería y debería mantenerse en el buen camino, dijo Luebbe.
“Estoy convencido de que las baterías de silicio están llegando más rápido de lo que la gente piensa”, dijo.
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