En el corazón de una gigafactoría de baterías

El gigante de la automoción Volkswagen inició en diciembre la producción de celdas de baterías para el coche eléctrico en la única gigafactoría 100% europea. La planta, que está en la ciudad alemana de Salzgitter, ha nacido con una capacidad de producción de 60.000 celdas al día, con lo que se pueden equipar 250.000 vehículos eléctricos al año. La empresa ultima en Sagunt la apertura de su segunda gigafactoría en el continente y el arranque de la producción está previsto para finales de año.

Esta apuesta de Volkswagen por la electrificación se produce en medio de un terremoto en el sector por el cambio de sistema de propulsión y el auge de la industria de la automoción china. La multinacional planea una reestructuración histórica que contempla eliminar hasta 100.000 empleos a nivel global (aproximadamente el 15 % de su plantilla) y el cierre de cuatro fábricas en Alemania. El ajuste duplica el objetivo inicial de 50.000 despidos anunciado previamente. Detrás de los recortes está la caída de las ventas y la producción en Europa, la fuerte presión competitiva de las marcas chinas y los altos costes laborales y energéticos.

El cambio de modelo lleva años en marcha y ahora se está acelerando. La Unión Europea se marcó en 2017 el objetivo de impulsar 10 gigafactorías de celdas ante la revolución en el sector de la automoción que vivimos con el paso de los vehículos con motor de combustión al eléctrico. La batería es el 40 % del coste de producción de los coches a pilas y Bruselas quería evitar una dependencia de Asia como ocurre con los microchips.

Cambio de estrategia

La primera gigafactoría europea la impulsó la empresa sueca Northvolt con ayudas públicas y fue un fracaso. Volkswagen ha tomado nota de los errores de Northvolt y destina 10.000 millones de euros a sus dos gigafactorías en Europa y a una tercera en Canadá, situada cerca del epicentro de la industria del motor estadounidense. La idea inicial de Volkswagen era promover seis gigafactorías en Europa, pero cambió de estrategia para hacer más grandes las de Salzgitter y Sagunt, y de esta manera aprovechar la economía de escala.

La visita a la planta alemana de Salzgitter permite comprobar la importancia extrema de las "salas blancas y secas" '(clean & dry rooms') donde se lleva a cabo la producción de forma hipercontrolada. Estas estancias de la gigafactoría de PowerCo (que es la filial de baterías del Grupo Volkswagen) abarcan en total una superficie equivalente a cinco campos de fútbol. En lugar de multitud de compartimentos pequeños, la planta está diseñada con enormes salas interconectadas.

Las condiciones de fabricación en estas salas blancas son extremas. Hay un control exhaustivo del polvo y la humedad porque cualquier desajuste origina la pérdida total de la producción. "Un cabello o una mota de polvo minúscula puede destruir el proceso de producción en ese mismo instante. Necesitamos una limpieza cercana al 100% para asegurarnos de que no le pase nada a la celda. Este es el mayor desafío en comparación con un motor de combustión tradicional", insisten desde PowerCo. Por ello, todos los trabajadores están totalmente recubiertos con ropa de protección en una imagen que recuerda a la de los astronautas.

La planta de PowerCo opera con grandes "salas blancas y secas" que abarcan en total una superficie equivalente a cinco campos de fútbol

Tres fases

La producción de celdas en la planta alemana pasa por tres fases con tres dinámicas diferentes cada una: la fabricación de electrodos (proceso húmedo), el ensamblado de celdas (sala seca), y el acabado y la activación química.

Para la fabricación de los electrodos, primero se dosifican y pesan las materias primas. Salzgitter se va a centrar en la producción de celdas de química NMC (siglas de níquel, manganeso y cobalto). Las baterías de NMC pueden almacenar más energía que las de litio-ferrofosfato (LFP), pero son menos seguras en caso de accidente. Las celdas de LFP, que son las que se van a producir en Sagunt, emplean en la composición del cátodo fosfato de hierro y litio. La principal diferencia para que un fabricante de automóviles se decida por uno u otro tipo está en el coste de producción. Las baterías LFP resultan más baratas porque en su composición se evitan dos materiales muy caros, como son el manganeso y el cobalto. En cualquier caso, la gigafactoría de la localidad valenciana estará preparada para las dos tecnologías.

Una vez conseguida la mezcla perfecta, los polvos se vierten en grandes mezcladores industriales y se añade un disolvente líquido que crea una pasta densa y homogénea llamada slurry. La primera fase termina con el proceso de recubrimiento y secado (coating & drying). La pasta líquida se extiende uniformemente sobre láminas metálicas de soporte (aluminio para el cátodo y cobre para el ánodo). Inmediatamente después, esta misma lámina pasa por un horno de secado de 100 metros de largo para que se evapore por completo el líquido disolvente y quede totalmente fijado el material activo.

La segunda fase, que se acomete en las salas blancas, arranca con el calandrado. Las láminas ya secas pasan por rodillos de alta presión. El objetivo en Salzgitter es comprimir el material para reducir su porosidad, compactar los electrodos al grosor exacto y maximizar la densidad energética. Después, las bobinas anchas de electrodos se cortan en tiras más estrechas mediante láser. Luego, estas láminas se apilan intercalando una capa de material separador entre los ánodos y los cátodos. Esta segunda fase termina con la introducción del producto en una carcasa rectangular de aluminio de color azul, que caracteriza a la "celda unificada" de Volkswagen.

Por último, la tercera fase consiste en el acabado y la activación de la celda. En un entorno de atmósfera controlada ultraseca, se dosifica e inyecta el electrolito líquido directamente dentro de la celda abierta. Después se sella la carcasa y se acomete el proceso de formación y envejecimiento. Las celdas selladas se trasladan a un campo de pruebas automatizado. Primero reciben ciclos de carga y descarga eléctrica controlada para activar la química interna (formación). Después, se almacenan durante varias semanas en estanterías inteligentes (envejecimiento) para monitorizar que no se produzcan caídas de voltaje antes de ser enviadas a ensamblar.

Rampa de lanzamiento

La gigafactoría de Salzgitter se encuentra ahora mismo en la fase de aceleración de la producción tras meses en los que se han estado ajustando los equipos. La maquinaria, al igual que en Sagunt, proviene de China. "Lleva mucho tiempo llevar la calidad al punto que deseas. No se hace de un día para otro y es normal porque es alta tecnología. Teníamos en Dalian [el laboratorio de pruebas que Volkswagen tiene en China] las mismas máquinas y produjeron 100.000 celdas. Luego las trajimos de Dalian aquí y tuvimos que ajustarlo todo porque hay otra temperatura y otra presión", señalan las mismas fuentes de la compañía.

El objetivo de la gigafactoría de Salzgitter es producir unas 60.000 celdas al día. "Esto es suficiente para abastecer a 250.000 coches al año. En diciembre pulsamos el botón de arranque, pero esto no es como el motor de combustión tradicional donde iniciamos la producción y seguimos sin parar", añaden.

Salto tecnológico

Volkswagen espera que PowerCo cubra alrededor del 50% de la demanda de sus celdas estándar (que llama unificadas) dentro del grupo, mientras que la otra mitad será suministrada por proveedores externos. La arquitectura de celdas estandarizadas permite su uso mundial en todas las marcas y regiones, y además ofrece economías de escala, ventajas de coste y flexibilidad tecnológica: desde la química de litio-ferrofosfato hasta la de níquel-manganeso-cobalto (NMC) y el estado sólido, todas las tecnologías para celdas de batería relevantes actualmente son posibles en la celda unificada de PowerCo. Las celdas unificadas que se crearán en Sagunt serán inicialmente de litio-ferrofosfato.

Al mismo tiempo, la planta alemana cuenta con un Centro de Investigación y Desarrollo en sus instalaciones desde 2022. Las capacidades de laboratorio, pruebas y desarrollo se han ampliado estratégicamente. Como resultado, la factoría se está convirtiendo cada vez más en el principal centro tecnológico de fabricación de baterías de Europa, según afirman desde Volkswagen.

La planta de Salzgitter, que se encuentra ubicada a unos 25 kilómetros del cuartel general de la automovilística en Wolfsburgo, era una antigua fábrica de motores de combustión que se ha reconvertido a la nueva tecnología. "El mayor desafío es mantener la calidad máxima de producción cuando fabricas a gran escala. Lo que nos ayudó muchísimo fue empezar a producir celdas en Salzgitter porque aquí hay mucha gente que ya sabe cómo industrializar los procesos", señalan desde la empresa.

"Si surgía cualquier problema, simplemente bastaba con llamar a los de antes [es decir, los de la antigua fábrica de motores]. En ese proceso se aprendió muchísimo sobre cómo levantar una fábrica y de eso se beneficia Valencia, porque cada vez tenemos más experiencia y va a más. Volkswagen sabe cómo construir y cómo escalar la producción. Algunos podrían decir: ‘¿Por qué empezasteis en Alemania? Es bastante caro en lo que respecta a los precios de la energía y los costes laborales’. Sí, pero también hay ventajas, especialmente cuando lo que se necesita es adquirir experiencia técnica", subrayan desde PowerCo.