Sin embargo, las modificaciones en el diseño de los paquetes también pueden tener un efecto significativo en la mejora de la autonomía de los vehículos al aumentar la densidad energética a nivel de paquete. La tecnología «cell-to-pack» es un ejemplo de ello, y ha sido desarrollada por varios actores importantes, entre ellos BYD, Tesla y CATL. Las tendencias de «cell-to-pack» se analizan en detalle en el nuevo informe de mercado de IDTechEx «Materiales para celdas y paquetes de baterías de vehículos eléctricos 2026-2036: Tecnologías, mercados, previsiones».
Celda-módulo-paquete, celda-a-paquete y celda-a-chasis
La estructura estándar de los paquetes utilizada por los fabricantes de equipos originales (OEM) del sector automovilístico en la década de 2010 y principios de la de 2020 era «celda-módulo-paquete» (CMP), que describe un sistema en el que varias celdas se agrupan en un módulo, y varios módulos forman un paquete. La ventaja de este diseño es que los paquetes son altamente modulares, lo que permite un fácil escalado para vehículos más grandes, así como una fácil reparación y sustitución. También es un diseño sencillo en términos de gestión térmica e integración del sistema de gestión de la batería. Sin embargo, contar con una capa adicional en la jerarquía del paquete requiere componentes no activos adicionales, especialmente la carcasa del módulo y el cableado interno. Esto reduce la eficiencia de empaquetamiento y, por lo tanto, la densidad energética a nivel de paquete y de vehículo.
El sistema «cell-to-pack» (CTP) describe un sistema en el que las celdas se integran directamente en el paquete, sin almacenarse en módulos individuales. Esto reduce los componentes de material no activo y aumenta la relación celda-paquete (es decir, la relación entre el volumen/masa de las celdas y el volumen/masa del paquete), lo que a su vez permite aumentar la autonomía del vehículo.
El sistema «cell-to-body» (CTB) lleva este concepto un paso más allá y describe un sistema en el que las celdas se integran directamente en el paquete y el propio paquete actúa como un componente estructural de la carrocería del vehículo. Esto requiere materiales adicionales para reforzar mecánicamente el paquete, lo que reduce la densidad energética a nivel de paquete, pero sigue permitiendo una mayor autonomía del vehículo en comparación con el sistema «cell-to-pack», ya que aumenta la densidad energética a nivel del vehículo (debido a la menor necesidad de material en toda la carrocería).
Empresas que utilizan la tecnología CTP y CTB: CATL, BYD, LG ES, Tesla
Las tecnologías CTP y CTB solo han comenzado a implantarse recientemente. Hay varias razones para ello: en primer lugar, la tecnología requiere sistemas alternativos de gestión térmica, que necesitaban desarrollo, y, en segundo lugar, la tecnología requiere diseños de celdas adaptados. Concretamente, las tecnologías CTP y CTB solo pueden implementarse de forma razonable utilizando celdas de gran formato, principalmente celdas prismáticas grandes y celdas cilíndricas grandes (46x).
Estos tipos de celdas solo han comenzado a implementarse en los últimos cinco años, siendo la Blade Gen 1 de BYD una de las primeras celdas prismáticas de gran formato compatibles con diseños CTP, mientras que BYD y Tesla fueron los primeros desarrolladores de paquetes CTB. Otros actores importantes en este sector incluyen tanto a desarrolladores de celdas como a fabricantes de equipos originales (OEM) de automoción, tales como CATL, LG ES, Volkswagen, Stellantis y SVOLT. Para un análisis más detallado de los actores de CTP y CTB, consulte el reciente informe de IDTechEx «Materiales para celdas y paquetes de baterías de vehículos eléctricos 2026-2036: Tecnologías, mercados, previsiones».
Blade Gen 2 de BYD: permite una mayor relación celda-paquete
BYD anunció recientemente la primera implementación de su célula Blade de segunda generación en el DENZA Z9GT, que, según se afirma, tiene una impresionante autonomía de 1036 km. Las celda Blade de primera generación de BYD arrasaron en el mercado y contribuyeron de manera significativa al dominio de las composiciones químicas de fosfato de hierro y litio (LFP) en China.
Tanto la primera como la segunda generación utilizan un formato prismático, aunque se dice que la Blade 2.0 utiliza un cátodo de LMFP en lugar de uno de LFP, así como un ánodo compuesto de silicio-carbono en lugar de uno de grafito puro. Ambos cambios químicos permiten una densidad energética significativamente mayor, así como una mejora en la carga rápida. Blade 2.0 también utiliza una nueva formulación de electrolito, denominada «Flash-Flow», cuyo objetivo es mejorar la movilidad de los iones de litio y aumentar las velocidades de carga.
Blade 2.0 también parece permitir una mayor relación célula-paquete, gracias a la tecnología CTB. Aunque las relaciones específicas entre celdas y paquete dependerán del modelo de vehículo y del diseño del paquete de baterías, se afirma que la tecnología ofrece una utilización de la relación volumétrica entre celdas y paquete del 76 %, lo cual es mucho mayor que la media de los diseños CTB. También es superior a la de los paquetes Blade de primera generación, que inicialmente ofrecían una relación volumétrica entre celdas y paquete del 62 %.
Parte de esto se debe a las mejoras en el diseño del sistema de gestión térmica del paquete Blade 2.0 mediante la utilización de refrigeración por refrigerante que actúa en dos planos: la parte superior e inferior del paquete. Esto también aumenta la relación celda-paquete gravimétrica, gracias a una reducción significativa del peso del sistema de gestión térmica. Se prevé que esta tecnología permita una mejora significativa de la autonomía y la recarga de los vehículos eléctricos chinos de próxima generación.
Perspectivas de los materiales para el diseño «cell-to-pack»
Las tecnologías «cell-to-pack» modifican las proporciones de los materiales del paquete de varias maneras. En primer lugar, dado que se requieren celdas de gran tamaño, se reducen las proporciones de materiales no activos a nivel de celda. En segundo lugar, al eliminar las carcasas de los módulos, también se pueden reducir los requisitos de materiales no activos a nivel del paquete. En tercer lugar, los diseños «cell-to-pack» y «cell-to-body» pueden requerir ajustes en otros materiales a nivel de paquete; por ejemplo, sistemas de gestión térmica más potentes (ya que la refrigeración pasiva se reduce debido a una mayor eficiencia de empaquetamiento) y carcasas mecánicamente más estables para el CTB. Las tecnologías CTP y CTB han ganado una cuota de mercado significativa en China y están ganando popularidad en Norteamérica y Europa. IDTechEx prevé que el CTP se convertirá en la opción de diseño de paquete dominante para los turismos durante la próxima década, ya que permite aumentar la autonomía del vehículo sin modificar los requisitos de espacio del paquete de baterías.
Además, el informe destaca que la evolución hacia arquitecturas CTP y CTB no solo responde a la necesidad de mejorar la densidad energética, sino también a la optimización de costes a nivel de sistema. Al reducir el número de componentes estructurales y simplificar el ensamblaje, los fabricantes pueden disminuir tanto los costes de materiales como los de producción. Este factor resulta clave en un contexto donde la competitividad del vehículo eléctrico depende cada vez más de la reducción del coste total por kWh.
Otro aspecto relevante es el impacto de estas arquitecturas en la seguridad de las baterías. Aunque la eliminación de módulos introduce nuevos desafíos, especialmente en la propagación térmica entre celdas, los avances en materiales de interfaz térmica, barreras ignífugas y sistemas de refrigeración activa están permitiendo mitigar estos riesgos. De hecho, los diseños más recientes integran soluciones avanzadas de aislamiento y disipación térmica que pueden igualar o incluso superar los niveles de seguridad de los sistemas tradicionales CMP.
En términos de materiales, el cambio hacia CTP y CTB está impulsando una mayor demanda de soluciones multifuncionales. Por ejemplo, los materiales estructurales deben combinar resistencia mecánica con propiedades térmicas adecuadas, mientras que los adhesivos y selladores deben ofrecer tanto fijación estructural como conductividad térmica o resistencia al fuego. Esto está favoreciendo la innovación en polímeros avanzados, compuestos y materiales híbridos.
Asimismo, el informe subraya que la adopción de estas tecnologías no será uniforme a nivel global. China lidera claramente la implementación de CTP y CTB gracias a la fuerte integración vertical de su industria de baterías y automoción, mientras que Europa y Norteamérica avanzan a un ritmo más progresivo, condicionado por la adaptación de sus cadenas de suministro y normativas de seguridad.
De cara al futuro, IDTechEx anticipa que la convergencia entre nuevas químicas de baterías (como LMFP o ánodos ricos en silicio) y arquitecturas avanzadas como CTP y CTB será determinante para alcanzar autonomías superiores a los 800–1000 km en vehículos de producción masiva. Paralelamente, se espera que estas innovaciones contribuyan a mejorar significativamente los tiempos de carga y la vida útil de las baterías.
En conjunto, la transición hacia diseños “cell-to-pack” y “cell-to-body” representa un cambio estructural en la ingeniería de baterías para vehículos eléctricos, con implicaciones profundas en materiales, fabricación, costes y rendimiento. Estas tecnologías no solo redefinen la arquitectura del paquete de baterías, sino que también desempeñarán un papel clave en la próxima generación de movilidad eléctrica.
