Una empresa que fabrica materiales para baterías extintoras de incendios acaba de recibir un compromiso de préstamo de 670,6 millones de dólares del Departamento de Energía de Estados Unidos.

Aspen Aerogels fabrica materiales aislantes que se pueden colocar en capas dentro de la batería de un vehículo eléctrico para evitar o ralentizar la propagación del calor y los incendios dentro del paquete. La empresa está construyendo una nueva fábrica en Georgia para producir sus materiales y la Oficina de Programas de Préstamos del Departamento de Energía proporcionará el enorme préstamo para ayudarla a terminar la construcción de la planta.

A medida que más vehículos eléctricos llegan a las carreteras, aumenta la preocupación por el relativamente raro pero peligroso problema de los incendios en las baterías. Si bien los automóviles que funcionan con gasolina se incendian a mayor velocidad , los incendios en las baterías pueden ser más difíciles de apagar y tienen un mayor riesgo de reavivarse, lo que crea situaciones peligrosas para los conductores y los servicios de emergencia. Los materiales como las barreras térmicas de Aspen Aerogels pueden ayudar a mejorar la seguridad de las baterías.

"Creo que el objetivo es realmente asegurarnos de que están ayudando a lograr objetivos críticos de seguridad de baterías que todos compartimos", dice Jigar Shah, director de la Oficina de Programas de Préstamos.

Fabricantes de automóviles como General Motors, Toyota y Audi ya compran materiales de Aspen Aerogels para utilizarlos en sus vehículos. Si la nueva fábrica comienza a funcionar según lo previsto y alcanza su capacidad máxima, podría suministrar material para más de dos millones de vehículos eléctricos al año.

Cuando una batería de iones de litio se daña o se produce un cortocircuito, puede entrar en un proceso denominado fuga térmica, un ciclo de retroalimentación de calor y reacciones químicas que puede provocar un incendio o una explosión. Los paquetes de baterías de los vehículos eléctricos están compuestos por muchas celdas pequeñas conectadas entre sí, por lo que existe el riesgo de que un problema en una celda se propague al resto del paquete.

Las barreras térmicas que fabrica la empresa se pueden colocar entre las celdas, creando un obstáculo que puede suprimir esa propagación. Dependiendo de cómo utilice los materiales un fabricante de automóviles, el aislamiento de aerogel puede, como mínimo, ralentizar la propagación de la fuga térmica, lo que le da al conductor tiempo suficiente para salir del automóvil. O los fabricantes de automóviles pueden utilizar los materiales para diseñar baterías que puedan confinar una celda defectuosa o un grupo de celdas, de modo que "en lugar de tener un incendio que derrita el automóvil, tengamos un evento más aislado", dice Young.

Los aerogeles son muy buenos aislantes para mantener temperaturas frías o calientes, ya que están compuestos principalmente de bolsas microscópicas de aire. Aspen obtuvo subvenciones de investigación de la NASA para explorar el uso de sus materiales para trajes espaciales y otras aplicaciones a principios de la década de 2000, y ha vendido materiales para equipos en instalaciones que incluyen refinerías de petróleo y terminales de gas natural licuado en las décadas posteriores, dice Don Young, el director ejecutivo de la empresa.

La empresa comenzó a utilizar sus aerogeles en materiales para baterías en 2021. El comienzo fue una asociación con General Motors, dice Young: el fabricante de automóviles estaba teniendo problemas con las baterías del Chevy Bolt que se incendiaban en ese momento.

Si bien los aerogeles pueden ayudar a reducir la gravedad de los incendios en las baterías, no pueden evitar por completo los eventos de descontrol térmico. “Actualmente, no conocemos ninguna tecnología comercial que evite de manera confiable el descontrol térmico”, dice In Taek Song, investigador de LG Chem y parte de un equipo que publicó recientemente una investigación sobre dispositivos de seguridad para baterías de iones de litio, por correo electrónico. Las baterías de iones de litio contienen materiales inflamables y pueden almacenar mucha energía.

Los fabricantes de automóviles y baterías ya han puesto en marcha algunas medidas para reducir el riesgo de fugas térmicas, como sistemas de gestión de baterías que pueden detectar y controlar las condiciones de las baterías para evitar incendios antes de que se produzcan. Los materiales de aislamiento térmico, incluidos los fabricados con aerogeles, forman parte del creciente arsenal que puede limitar los daños si se produce una fuga térmica.

Una posible desventaja de estos materiales es que añaden volumen a la batería, lo que reduce la densidad energética (la cantidad de energía que una batería puede almacenar en un determinado volumen o peso). Una mayor densidad energética se traduce en una mayor autonomía para un vehículo eléctrico, un argumento de venta crucial para muchos conductores. La ventaja de los aerogeles es que son superligeros, ya que están compuestos principalmente de aire, por lo que no limitan la densidad energética tanto como otros materiales.

Las barreras térmicas de Aspen tienen normalmente entre uno y cuatro milímetros de espesor y se pueden apilar entre celdas. Según el fabricante de automóviles y el vehículo en cuestión, el coste de incorporarlas en un vehículo eléctrico oscila entre 300 y 1.000 dólares, afirma Young.

El mercado está creciendo rápidamente. Cuando la empresa comenzó a vender sus materiales para baterías en 2021, obtuvo aproximadamente 7 millones de dólares en ventas. En 2023, había alcanzado los 110 millones de dólares y está en camino de duplicarse nuevamente en 2024, dice Young.

Actualmente, Aspen Aerogels fabrica materiales para baterías de vehículos eléctricos en su fábrica de Rhode Island, que también fabrica materiales para otras empresas, incluida la industria del petróleo y el gas. "Estamos a punto de explotar esa planta", afirma Young. El préstamo del DOE respaldará la construcción de una nueva instalación en Georgia, que se dedicará por completo a fabricar material para baterías de vehículos eléctricos. El plan es que esa instalación esté en funcionamiento a principios de 2027, afirma Young.

“Este préstamo les permitirá alcanzar la escala necesaria para su primera instalación comercial en Georgia”, afirma Shah. La empresa deberá cumplir con ciertos requisitos financieros y técnicos para concretar la financiación.

“Este préstamo es de suma importancia para nosotros, nos ayudará a completar ese proyecto”, afirma Young.

Corrección: Se ha actualizado un título para identificar correctamente el material fotografiado como barrera térmica.