Un debate en curso dentro de la industria automotriz sobre qué tipo de batería colocar en los vehículos eléctricos no favorece a los millones de estadounidenses que viven en climas más fríos. Múltiples marcas están cambiando del estándar actual, níquel cobalto manganeso (NCM), a una versión más económica y más abundante, conocida como fosfato de hierro y litio (LFP), principalmente en sus vehículos más económicos.
Hay muchas ventajas y desventajas para ambas químicas, aunque una desventaja conocida de las baterías LFP es que su rango cae más rápido en climas fríos debido a una menor densidad de energía. Sin embargo, su menor costo y mayor disponibilidad atraen a las compañías automotrices que buscan reducir los tiempos de espera de los vehículos y mantener bajos los precios, ya que el costo de los materiales de NCM está en su punto más alto.
El rendimiento inferior a la media en climas fríos es un problema conocido de los vehículos eléctricos, incluso con las baterías LCM que alimentan la mayoría de los vehículos eléctricos en la actualidad. Múltiples demandas reclaman marcas como Tesla(Se abre en una nueva ventana) y bmw(Se abre en una nueva ventana) exagerar la autonomía del vehículo dado que simplemente no se pueden lograr en temperaturas frías. En las propias pruebas de PCMag de un Tesla nuevo este invierno en Chicago, el vehículo obtuvo la mitad del alcance anunciado.
«En promedio, los vehículos eléctricos pierden alrededor del 40 % de su rango en temperaturas frías», dice Greg Bannon, director de investigación automotriz de AAA, que publicó un estudio detallado.(Se abre en una nueva ventana) en el tema. «Puedes encontrarte en una situación en la que pensabas que podrías llegar a tu destino, pero entonces tu rango es entre un 50 % y un 60 % menor que el anunciado. Así que sí, es un problema real para las personas en climas fríos y lo hemos gritado a los cuatro vientos».
Temperatura mínima diaria media anual (Crédito: GIS Geography)
Los fabricantes de automóviles tienen la espalda contra la pared entre los altos costos y el deseo de acelerar sus negocios de vehículos eléctricos en rápido crecimiento. La administración Biden también quiere que el 50 % de las ventas de automóviles nuevos sean eléctricos para 2030. Seis estados (y contando) se han comprometido a ser 100 % eléctricos después de 2035. Deben resolverse muchas preguntas sobre la infraestructura y el precio de los vehículos, así como el rendimiento en climas fríos. hacer esta transición justa para una amplia variedad de conductores.
Hacer que los LFP sean ‘estándar’
En noviembre, el CEO de Rivian, RJ Scaringe, dijo(Se abre en una nueva ventana) el Wall Street Journal que es «bastante optimista sobre LFP», que la compañía utiliza en sus modelos de gama estándar. Rivian reportó pérdidas financieras significativas en el tercer trimestre de 2022, lo que hace que LFP rentable sea una opción atractiva. Se negó a comentar cuando se le preguntó acerca de los posibles inconvenientes de rendimiento de los LFP en climas fríos.
Tesla también está usando baterías LFP en al menos la mitad(Se abre en una nueva ventana) de sus vehículos de gama estándar más asequibles para mantener los costes bajos.
La semana pasada, Ford anunció que hará lo mismo y se alejará del 100% NCM en los próximos años. Una nueva planta de baterías de Michigan fabricará baterías LFP, que Ford intercambiará en ciertos vehículos que utilizan NCM en la actualidad.
«Mitigar la limitación actual de la cadena de suministro mediante la diversificación de la química de las baterías tiene sentido», dice Gleb Yushin, CTO y cofundador de Sila.(Se abre en una nueva ventana), que fabrica materiales de batería de silicio. «El cambio de la química NCM basada en níquel de alto rendimiento a la química LFP basada en hierro de menor rendimiento pero también de menor costo probablemente permitirá a Ford acelerar su hoja de ruta de electrificación. Pero este movimiento tiene un costo».
LFP y NCM: ¿Cuál es la diferencia?
La densidad de energía reducida de LFP se reduce a las propiedades del material. Todas las baterías EV constan de dos componentes principales: un ánodo y un cátodo. Tanto LFP como NCM suelen tener el mismo ánodo, hecho de grafito, pero diferentes metales en el cátodo. NCM usa litio, cobalto y manganeso, y LFP usa litio y hierro.
«NCM tiene una estructura cristalina densamente empaquetada en capas», explica Yushin. «Esto permite un alto almacenamiento de litio por unidad de volumen. Por el contrario, LFP tiene una estructura de cristal de olivino mucho más abierta, lo que no permite que el almacenamiento de litio sea denso».
Composición de cátodos de batería NCM (izquierda) frente a LFP (derecha). (Crédito: Instituto del Níquel)
También señala que las baterías LFP sufren tanto de un voltaje de batería más bajo como de una capacidad volumétrica más pequeña, dos razones principales de la menor densidad de energía LFP.
¿Mi vehículo eléctrico tiene LFP o NCM?
Hoy en día, los compradores de vehículos eléctricos pueden ver el alcance estimado por la EPA de un vehículo, es decir, 250 millas, pero la EPA y la industria automotriz carecen de una forma estándar de transmitir un alcance. piso con uso repetido en clima frío. La necesidad de una métrica de este tipo aumenta una vez que las baterías LFP se vuelven más comunes. Sin embargo, las empresas que ya las utilizan han optado por no revelar el tipo de batería a futuros clientes.
Por ejemplo, el configurador de vehículos en línea de Rivian no menciona LFP o NCM. En su lugar, los compradores pueden elegir una camioneta de rango estándar (260 millas), que probablemente funcione con un LFP, gastar $6,000 adicionales por un «paquete grande» (328 millas) o agregar $16,000 por un «paquete máximo» (400 millas).
El ‘Vehicle Studio’ en línea de Rivian permite a los futuros clientes jugar con posibles opciones de configuración. (Crédito: Rivian)
Lo mismo ocurre con Tesla, aunque Tesla ofrece una forma para que los propietarios de vehículos verifiquen el tipo de batería una vez que el vehículo está en la mano. «Algunos vehículos están equipados con una batería de fosfato de hierro y litio (LFP)», dice el sitio web de Tesla.(Se abre en una nueva ventana). «Para determinar si su vehículo está equipado con una batería LFP, vaya a Controles > Software > Información adicional del vehículo».
Si los clientes tienen un vehículo LFP, pueden cobrar regularmente al 100%. Este es un beneficio sobre NCM, que solo se recomienda cargar al 80-90%, especialmente para los clientes en climas más cálidos, donde los autos retendrán la potencia extra más fácilmente.
Sitio web de ventas de Tesla, que incluye la opción de rango múltiple pero no especifica el tipo de batería. (Crédito: Tesla)
Ford tampoco planea revelar el tipo de batería a los clientes, incluso si su anuncio de LFP sugiere que los clientes pueden elegir. «Ofrecer LFP como una segunda química de batería, además de níquel cobalto manganeso (NCM), permite a los clientes de Ford elegir un vehículo eléctrico con características únicas de rendimiento de batería más alineadas con sus necesidades», dice Ford.(Se abre en una nueva ventana).
Cuando PCMag preguntó si los clientes seleccionarían específicamente un vehículo LFP o NCM, Ford dijo que no exactamente. «Los clientes no elegirán una química de batería específica», dice Hannah Ooms, gerente de comunicaciones de la división de baterías de Ford.
Ford explica las principales diferencias entre las baterías NCM y LFP, señalando que NCM es conocida por su mejor potencia, alcance y rendimiento en climas fríos. (Crédito: Ford)
Cuando se le preguntó acerca de las características que los clientes de clima frío deberían buscar, Ooms recomendó que seleccionen una versión de rango extendido si compran hoy, mientras que los vehículos Ford son 100% LCM. Una vez que los vehículos LFP lleguen al mercado, deberían «tener una conversación con sus distribuidores». No está claro en este momento qué conocimiento adicional tendrán los distribuidores para ayudar a los clientes de clima frío.
Las versiones de rango extendido cuestan decenas de miles más que el rango estándar. Tome el modelo Ford F-150 Lightning, XLT, por ejemplo. El modelo de rango estándar tiene 230 millas y comienza en $63,474. El rango extendido es de 320 millas y comienza en $80,974. En clima frío, es posible que solo alcance regularmente 192 millas, para usar la estimación de reducción de rango del 40% de AAA. Esto empuja efectivamente a los compradores a gastar el dinero extra en un rango extendido hoy, antes de que las baterías LFP entren en la mezcla.
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Ford sabe que las baterías LFP funcionan mal en frío, pero no le preocupa que afecte la experiencia del cliente según sus datos actuales.
«El noventa y cinco por ciento de los clientes de Mach-E comienzan sus viajes a temperaturas ambiente por encima del punto de congelación», dice Ooms, quien no mencionó la ubicación de los conductores encuestados. «Y aunque todavía no tenemos un año completo de datos, sabemos que el 89 % de los clientes de Lightning comienzan sus viajes a temperaturas por encima del punto de congelación. Sabiendo esto, las baterías LFP que ofrecen rango estándar y carga regular al 100 % serán una opción atractiva». opción para muchos clientes de Ford EV».
Ford Mustang Mach-E (Crédito: Ford)
Hay otro problema con las baterías LFP: la reducción de la potencia de remolque de las camionetas. «Para un cliente F-150 Lightning [who] a menudo remolcados o transportados, las baterías NCM encajarán perfectamente… porque esos clientes valoran la potencia y el mayor alcance que hacen posible los NCM», dice Ooms.
Una vez que Ford presente las baterías LFP, solo las camionetas pickup más caras y de rango extendido lograrán las capacidades de referencia que esperan los clientes que cambian de camionetas a gasolina.
Pros y contras interminables
Las baterías LFP ofrecen beneficios únicos, como la falta de cobalto, que ha sido criticado por minería inhumana.(Se abre en una nueva ventana) condiciones en la República Democrática del Congo. También es menos probable que se incendien en función de sus propiedades químicas.
Pero, son más pesados. Dada su menor densidad de energía, se necesita una batería más grande para obtener el alcance que esperan los clientes. Agregar más vehículos ultrapesados en la carretera aumentará el riesgo de accidentes mortales, advierte la Junta Nacional de Seguridad en el Transporte (NTSB).
Las baterías LFP también son menos fáciles de reciclar que las NCM. «NCM es más caro solo porque utiliza materias primas más caras, particularmente níquel», dice Yushin. «Cuando recicla NCM, puede recuperar casi todos los objetos de valor, todos los metales, por lo que hay un valor económico significativo en eso. En contraste, el hierro es muy barato».
Esto hace que sea más difícil para los recicladores obtener ganancias al revender las materias primas, por lo que hay pocos incentivos para crear una industria de reciclaje para LFP. Por lo tanto, existe la necesidad de más minería e importación de nuevos materiales extranjeros.
Ambos tipos de batería afectan a diferentes clientes por diferentes motivos. Pero a medida que la industria de los vehículos eléctricos madura para incluir dos productos químicos distintos, las compañías automotrices y la EPA les deben a los consumidores información más concreta sobre las ventajas y desventajas y qué esperar de su vehículo.
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