La transición de los sistemas de energía electroquímica de las baterías de plomo a las baterías de ion-litio ha sido un facilitador para los vehículos eléctricos (EVs). Pero el viaje no termina aquí. Los sistemas de almacenamiento de energía del mañana deberán ser más ligeros, tener una mayor densidad de energía y ser mucho más sostenibles si se quiere que la electrificación de toda la industria se lleve a cabo.
Además de ofrecer especificaciones de vanguardia, la batería de alto rendimiento del futuro también necesita ser instalada en el mercado rápidamente. Solo en los EE. UU., la demanda de baterías para vehículos creció un 80% entre 2021 y 2022.
En México, el año pasado se comercializaron 73 mil 680 vehículos eléctricos e híbridos; esto representa un crecimiento de 44% en comparación con el año previo. De acuerdo con cifras de Statista, uno de los puntos más destacados es que el segmento de vehículos eléctricos que creció doce veces de 2021 a 2023 y su participación en la categoría pasó de 2.5% a 19%. Esta cifra deberá crecer hasta alcanzar 50% de las ventas de automóviles para 2030, según estimaciones de la asociación Electromovilidad. Para atender este escenario, se necesita un cambio radical en la capacidad de fabricación.
Ingeniería de Baterías
Estas demandas tienen importantes implicaciones para cada paso de la cadena de valor de las baterías, desde la innovación en celdas hasta las fábricas de baterías a gran escala. Proporcionar tecnología de baterías verdaderamente innovadora – ya sea definiendo nuevos procesos, cultivando nuevas habilidades o construyendo nuevas instalaciones – es un desafío complejo y multifacético. Dassault Systèmes está listo para ofrecer una suite completa de soluciones virtuales y de simulación de gemelos virtuales multi escala y multi físicos que permiten a las organizaciones de baterías navegar por esta complejidad. Desde el desarrollo de nuevos materiales hasta la fabricación a gran escala, brindamos a los fabricantes de baterías la información y las capacidades que necesitan para definir y lograr cambios efectivos.
Los retos de la fabricación de baterías en un mundo enfocado en vehículos eléctricos
Alinear la producción de baterías con las necesidades del mercado de vehículos eléctricos requerirá cambios generalizados. Sin embargo, al igual que los módulos en una placa de circuito, cada nodo en la cadena de valor de las baterías está conectado a todos los demás; si cambiamos uno, impactamos a todos los demás, desde los procesadores y refinadores químicos hasta los fabricantes de automóviles. Permitir el cambio en un sistema tan complejo e interconectado demanda visibilidad y flexibilidad, integradas en todas partes.
¿Cómo la simulación está ayudando a acelerar la innovación en baterías?
La capacidad de la simulación para modelar comportamientos desde la escala atómica es increíble para ayudar a diseñar baterías más seguras y de mayor rendimiento, señaló Rudy Pastuzak, Director de Experiencia de Soluciones para la Industria de Baterías, ENOVIA.
- Las simulaciones de dinámica molecular ayudan a los investigadores a identificar materiales que impulsarán la próxima generación de baterías poderosas, resistentes y rentables.
- Las técnicas FEA de Modelado por Elementos Finitos permiten a los fabricantes analizar el estrés, la deformación y la distribución de calor dentro de las celdas de la batería, y diseñar celdas robustas y térmicamente eficientes.
- Las simulaciones microestructurales permiten a los diseñadores optimizar el electrolito, ciclo de vida, la seguridad y el desempeño de las baterías.
- Las simulaciones a nivel de sistema modelan paquetes de baterías completos, desde las interacciones entre celdas individuales y sistemas de gestión de baterías (BMS) o mecanismos de degradación. Y, al reducir los prototipos y mejorar la precisión desde el primer intento, también significa que podemos entregar baterías de próxima generación mientras reducimos costos y el tiempo de salida al mercado.
Fuente: Dassault Systèmes
