Las baterías de iones de litio, esas maravillas de la energía liviana que han hecho posible la era actual de la electrónica de mano y los vehículos eléctricos, se han hundido en costos desde su introducción hace tres décadas a un ritmo similar a la caída en los precios de los paneles solares, como lo documenta un estudio. publicado el pasado mes de marzo. Pero, ¿qué provocó una disminución de costos tan asombrosa, de alrededor del 97 por ciento?

Algunos de los investigadores detrás de ese estudio anterior ahora han analizado qué explica los ahorros extraordinarios. Descubrieron que, con mucho, el factor más importante era el trabajo en investigación y desarrollo, particularmente en química y ciencia de materiales. Esto superó las ganancias logradas a través de las economías de escala, aunque resultó ser la segunda categoría más grande de reducciones.

Los nuevos hallazgos se publican hoy en la revista Energy and Environmental Science , en un artículo del postdoctorado del MIT Micah Ziegler, el reciente estudiante graduado Juhyun Song PhD ´19, y Jessika Trancik, profesora del Instituto de Datos, Sistemas y Sociedad del MIT.

Los hallazgos podrían ser útiles para que los legisladores y planificadores ayuden a guiar las prioridades de gasto a fin de continuar el camino hacia costos cada vez más bajos para esta y otras tecnologías cruciales de almacenamiento de energía, según Trancik. Su trabajo sugiere que todavía hay un margen considerable para mejorar aún más las tecnologías de baterías electroquímicas, dice.

El análisis requirió investigar una variedad de fuentes, ya que gran parte de la información relevante consiste en datos comerciales de propiedad exclusiva. “El esfuerzo de recopilación de datos fue extenso”, dice Ziegler. “Revisamos artículos académicos, informes de la industria y del gobierno, comunicados de prensa y hojas de especificaciones. Incluso miramos algunas presentaciones legales que salieron. Tuvimos que juntar datos de muchas fuentes diferentes para tener una idea de lo que estaba sucediendo ". Dice que recopilaron "alrededor de 15.000 puntos de datos cualitativos y cuantitativos, en 1.000 registros individuales de aproximadamente 280 referencias".

Los datos de los primeros tiempos son los más difíciles de acceder y pueden tener las mayores incertidumbres, dice Trancik, pero al comparar diferentes fuentes de datos del mismo período, han intentado tener en cuenta estas incertidumbres.

En general, dice, "estimamos que la mayor parte de la disminución de costos, más del 50 por ciento, provino de actividades relacionadas con la investigación y el desarrollo". Eso incluía la investigación y el desarrollo financiados por el sector privado y el gobierno, y “la gran mayoría” de esa disminución de costos dentro de esa categoría de I + D provino de la investigación química y de materiales.

Ese fue un hallazgo interesante, dice, porque "había tantas variables en las que la gente estaba trabajando a través de diferentes tipos de esfuerzos", incluido el diseño de las celdas de la batería, sus sistemas de fabricación, cadenas de suministro, etc. “La mejora de los costos surgió de un conjunto diverso de esfuerzos y de muchas personas, y no del trabajo de unas pocas personas”.

Los hallazgos sobre la importancia de la inversión en I + D fueron especialmente significativos, dice Ziegler, porque gran parte de esta inversión ocurrió después de que se comercializara la tecnología de baterías de iones de litio, una etapa en la que algunos analistas pensaron que la contribución a la investigación sería menos significativa. Durante aproximadamente un período de 20 años que comenzó cinco años después de la introducción de las baterías a principios de la década de 1990, dice, “la mayor parte de la reducción de costos aún provino de I + D. La contribución a la I + D no terminó cuando comenzó la comercialización. De hecho, siguió siendo el mayor contribuyente a la reducción de costos ".

El estudio aprovechó un enfoque analítico que Trancik y su equipo desarrollaron inicialmente para analizar la caída igualmente abrupta de los costos de los paneles solares de silicio en las últimas décadas . También aplicaron el enfoque para comprender los costos crecientes de la energía nuclear . "Esto realmente es llegar a los mecanismos fundamentales del cambio tecnológico", dice. "Y también podemos desarrollar estos modelos mirando hacia el futuro, lo que nos permite descubrir las palancas que la gente podría usar para mejorar la tecnología en el futuro".

Una de las ventajas de la metodología que Trancik y sus colegas han desarrollado, dice, es que ayuda a distinguir la importancia relativa de diferentes factores cuando muchas variables están cambiando todas a la vez, lo que generalmente ocurre a medida que mejora la tecnología. “No se trata simplemente de sumar los efectos en los costos de estas variables”, dice, “porque muchas de estas variables afectan a muchos componentes de costos diferentes. Existe este tipo de intrincada red de dependencias ". Pero la metodología del equipo hace posible "observar cómo ese cambio de costo general puede atribuirse a esas variables, básicamente trazando el mapa de esa red de dependencias", dice.

Esto puede ayudar a brindar orientación sobre el gasto público, las inversiones privadas y otros incentivos. "¿Cuáles son todas las cosas que podrían hacer diferentes tomadores de decisiones?" ella pregunta. “¿En qué decisiones tienen agencia para poder mejorar la tecnología, lo cual es importante en el caso de las tecnologías bajas en carbono, donde buscamos soluciones al cambio climático y tenemos tiempo y recursos limitados? El nuevo enfoque nos permite ser potencialmente un poco más intencionales sobre dónde hacemos esas inversiones de tiempo y dinero ".

"Este documento recopila datos disponibles de manera sistemática para determinar los cambios en los componentes de costo de las baterías de iones de litio entre 1990-1995 y 2010-2015", dice Laura Díaz Anadon, profesora de política de cambio climático en la Universidad de Cambridge, que no fue conectado a esta investigación. "Este período fue importante en la historia de la tecnología, y comprender la evolución de los componentes de los costos sienta las bases para el trabajo futuro sobre los mecanismos y podría ayudar a informar los esfuerzos de investigación en otros tipos de baterías".

La investigación fue apoyada por la Fundación Alfred P. Sloan, el Fondo de Defensa Ambiental y el Programa de Política y Tecnología del MIT.