Pregunta: resumiendo los posibles desafíos de liderazgo derivados de la simulación y ofreciendo soluciones basadas en las siguientes condiciones potenciales (se recomienda usar las expectativas con viñetas como encabezados en su documento): Previsión de I+D insatisfactoria Tensión y conflicto entre departamentos. Falta de equipo en toda la organización. Resistencia a

resumiendo los posibles desafíos de liderazgo derivados de la simulación y ofreciendo soluciones basadas en las siguientes condiciones potenciales (se recomienda usar las expectativas con viñetas como encabezados en su documento):

Previsión de I+D insatisfactoria

Tensión y conflicto entre departamentos.

Falta de equipo en toda la organización.

Resistencia a la toma de riesgos que resulta en la falta de oportunidades innovadoras.

Batería trasera

Back Bay Battery es uno de los más de 20 principales fabricantes de baterías de NiMH. El campo está lleno,
pero los fabricantes han estado montando una marea creciente de demanda de los consumidores de dispositivos eléctricos portátiles.
dispositivos alimentados.
Si bien la tecnología es relativamente madura, la empresa prevé que continúe siendo fuerte
tasas de crecimiento de volumen, principalmente debido a la rápida adopción por parte de los consumidores. El mercado mundial se proyecta
crecer al 9,0%. Sin embargo, la presión de precios es significativa, ya que más competidores de Asia oriental continúan
impulsar la mercantilización de las células de NiMH. El gerente de ventas de Back Bay ha aprendido a rastrear el mercado
fijar los precios de cerca, ya que estar fuera de sintonía con el mercado puede causar cambios drásticos en la cuota de mercado en un
tiempo relativamente corto.
Las baterías de iones de litio han reemplazado prácticamente a las NiMH en el mercado de baterías para computadoras portátiles.
Sony fabricó la primera batería comercial de iones de litio en 1991. Las baterías de iones de litio son las preferidas para
dispositivos móviles porque pueden almacenar una alta densidad de energía para un peso determinado. Ellos pueden ser
fabricado en muchas formas, aunque la mayoría de los fabricantes se enfocan en celdas cilíndricas del tamaño de estándar
Pilas AA, que luego se pueden apilar y volver a empaquetar para aplicaciones específicas. Las celdas contienen un
electrolito de sal de litio transportado en un solvente orgánico.
La batería de polímero de litio es una variación del diseño de iones de litio. En lugar de usar un electrolito,
estas baterías emplean un compuesto de polímero sólido como el poliacrilonitrilo. Esto tiene la ventaja
de menor coste de fabricación y más robusta frente a daños físicos. Estas baterías también utilizan un
caja laminada de lámina flexible, por lo que se pueden fabricar en una variedad más amplia de formas. Polímero de litio
Las baterías comenzaron a aparecer en la electrónica de consumo alrededor de 1996, y su popularidad aumentó cuando
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los diseñadores comenzaron a explotar la capacidad de hacerlos en formas ajustadas, como en el iPod de Apple
y iPhone.
Las baterías recargables de iones de litio y de polímero de litio tienen muchas ventajas sobre las de NiMH. Ellas hacen
no tienen ningún "efecto de memoria" que hace que tengan menos carga dependiendo de qué tipo de
Se usó un ciclo de carga, pero se degradan con el tiempo.
Las baterías de litio también tienen algunas desventajas no tan conocidas. Por lo general, pierden algo
porcentaje de su capacidad cada año, y solo se pueden recargar aproximadamente 400 veces.
La tecnología más nueva está en el horizonte para permitir que la cantidad de ciclos de carga se triplique,
pero esto requerirá una inversión continua en I+D. También tienen una seguridad bien conocida.
problemas tales como una serie de incendios y otras preocupaciones de seguridad.
Back Bay Battery no realizó inversiones oportunas en baterías de iones de litio o de polímero de litio. Su NiMH
El negocio era sólido en ese momento, pero las continuas presiones de los precios lo obligaron a mantener un nivel muy reducido.
modelo de negocio con riendas estrictas sobre el gasto en I+D. La escala y curvas de aprendizaje del litio
el negocio de las baterías es tal que sería prácticamente imposible que Back Bay entrara en esta etapa. Pero
Back Bay tuvo la suerte de haber elegido segmentos de mercado que realmente se beneficiaron de algunos de los exclusivos
fortalezas de la tecnología NiMH, a saber, la capacidad de mantener altas tasas de drenaje, durabilidad por mucho más
ciclos de carga que los tipos de litio y su robustez (y ausencia de problemas de seguridad). El tres
Los principales segmentos de venta de Back Bay Battery son:
 Herramientas eléctricas. Las herramientas eléctricas tienen que funcionar en entornos difíciles y consumen mucha
corriente de los paquetes de baterías. Las baterías de NiMH comparten el mercado con el tipo más antiguo de NiCd,
pero han ido aumentando su participación. Back Bay ha sido muy competitivo en este segmento, y
es su mayor fuente de ingresos y beneficios. Las baterías de litio se consideran demasiado frágiles
para este ambiente.
 Radios bidireccionales. Estas unidades aún no han cambiado a Li-ion debido a su alto consumo de corriente.
necesidades y uso en condiciones adversas.
 Fuentes de alimentación portátiles. Estos proporcionan energía de respaldo de emergencia, productos industriales,
equipos médicos, pequeños electrodomésticos, y más. Estos han sido utilizados en todo tipo de
aplicaciones, muchas de las cuales Back Bay no conoce, ya que venden unidades modulares que son
incorporados por otros en las aplicaciones finales. La investigación de mercado sugiere que este es un
oportunidad de expansión.
Si bien la gerencia de Back Bay confía bastante en estos tres segmentos de mercado, sigue habiendo
existir el riesgo de que las mejoras en Li-ion u otras tecnologías competitivas comiencen a penetrar en su mercado
posición, tanto como la compañía perdió frente a Li-ion en años anteriores.
Mejora de la tecnología NiMH
Back Bay Battery gasta aproximadamente entre el 2 % y el 3 % de los ingresos en I+D. Se beneficia de algunos de los
mejoras y curvas de aprendizaje resultantes de las inversiones realizadas tanto por sí mismo como por otros en el
tecnología. Las inversiones en I+D pueden ser en cosas como la autodescarga o la mejora de procesos. Ellos pueden
también estar en "ingeniería de aplicaciones" que se enfoca en encontrar nuevas aplicaciones para un particular
tecnología. Sin embargo, Back Bay históricamente no ha gastado mucho en ingeniería de aplicaciones, ya que NiMH
las baterías simplemente tienen que ajustarse a tamaños de celda estándar y producir voltajes y corrientes estándar.
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Las baterías de NiMH recién cargadas pierden entre un 5 % y un 10 % de su carga el primer día y se estabilizan
alrededor de 0.5%-1% por día después de eso. Se desarrolló una nueva tecnología que puede reducir la autodescarga
en una universidad importante y está disponible. La tecnología emplea un nuevo tipo de celda interna.
separador. La mejora resultante significa que se puede retener del 70% al 85% de la capacidad de carga después
un año. Por lo demás, las nuevas celdas son equivalentes a las baterías normales de NiMH de capacidad comparable.
y se puede cargar en cargadores NiMH estándar.
Back Bay Battery ha estado gastando para reducir esta autodescarga, lo que ha dado lugar a importantes
mejoras en los últimos dos años. No hacer la inversión podría causar potencialmente la
empresa quede en desventaja frente a sus competidores. Podría gastar dinero en I+D en otras áreas
también. Es más probable que la mejora de procesos conduzca a mejoras en el rendimiento de fabricación y
menores costos del producto. Si Back Bay Battery quiere seguir mejorando la densidad de energía, probablemente sea
uno de los programas de I+D más caros y de mayor alcance para invertir. La competencia de precios se está volviendo
cada vez más intensa, por lo que la empresa debe tener mucho cuidado con la forma en que gasta su presupuesto de I+D.
Condensadores: un dispositivo de almacenamiento de energía alternativa
Un capacitor es un dispositivo que está hecho de dos electrodos separados por un aislante (un dieléctrico).
Cuando se conecta a una fuente de voltaje, puede almacenar carga (energía). Si se retira la fuente de carga,
luego se descargará de nuevo en el circuito. La cantidad de carga que un condensador puede almacenar depende de la
calidad del dieléctrico, el voltaje que se aplica y el área superficial de los electrodos.
La energía almacenada en un capacitor es proporcional a la capacitancia, C, y al cuadrado de la
voltaje, V, que se aplica:
Estor = ½ CV2
Para aumentar la energía almacenada, simplemente se necesita aumentar la capacitancia. Los más comunes
Los condensadores están compuestos por láminas delgadas de metal separadas por un aislante eléctrico, que luego se
apilados o enrollados y colocados en un estuche. El aumento de la capacitancia es el mayor desafío técnico.
Los condensadores podrían ser maravillosos dispositivos de almacenamiento de energía. Se cargan mucho más rápido que cualquier
tipo de batería, y no tienen el problema de la memoria de la batería o las limitaciones en el número de
ciclos de carga Esto se debe a que no hay reacciones químicas dentro de un capacitor; el
condensador simplemente almacena carga. El desafío ha sido el tamaño físico que se requiere para almacenar un
cantidad dada de energía.
La llegada del ultracondensador
En los últimos años, científicos de varias universidades han estado trabajando en nuevas clases de
nanomateriales que tienen un gran potencial para aumentar el rendimiento de los condensadores. Investigadores en
varias universidades han producido muestras de ultracondensadores: condensadores pequeños y livianos que
tienen una cantidad sorprendente de energía almacenada. Los investigadores los demostraron alimentando diminutos
Linternas LED, carros de carreras de juguete controlados por radio y otros dispositivos portátiles (Anexo 1).
Las principales ventajas de los ultracondensadores, cuando se utilizan como batería, son su velocidad extremadamente rápida.
tiempo de recarga, y su larguísima vida (miles de ciclos de carga/descarga). A diferencia de la mayoría de los otros
baterías recargables, no se degradan notablemente con el tiempo. Otra ventaja es que ellos
Proporcionar grandes picos de corriente sin efectos nocivos. De hecho, un proyecto de demostración de la NASA mostró una
taladro portátil alimentado por ultracondensadores (Anexo 2). El taladro se cargaría en un minuto y
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proporcionó tres minutos de operación continua, o energía suficiente para accionar unos 30 tornillos para madera.
El taladro podría recargarse miles de veces sin degradación.
La principal desventaja de los ultracondensadores es su menor densidad de energía. Tecnología actual
Los ultracondensadores solo podrían contener un poco más de 15 vatios-hora/kg, pero tienen una potencia muy alta.
densidad (4000 vatios/kg).
Se cree que los ultracondensadores son ideales para aplicaciones que requieren ráfagas de energía. Varios
Los grupos también están buscando aplicaciones híbridas. Al emparejar un ultracondensador con una batería, uno
sería capaz de reducir el ciclo de trabajo de la batería y prolongar su vida. Así en una emergencia
fuente de alimentación de respaldo, el ultracondensador podría usarse para proporcionar picos cortos de energía, prolongando
la vida útil de la batería que se ocuparía de apagones más prolongados. De manera similar, en un automóvil híbrido, un
El ultracondensador podría recolectar la energía del frenado dinámico y luego alimentarla a la batería.
La tecnología para ultracondensadores está disponible para la concesión de licencias de las universidades líderes en investigación.
grupo. Todavía queda por hacer un trabajo de comercialización considerable, pero algunos de los primeros productos prometedores
las aplicaciones incluyen iluminación de emergencia, suministros de energía de respaldo y herramientas eléctricas portátiles.
Para Back Bay Battery, la inversión en I+D necesaria sería considerable, ya que los proyectos pueden costar
en cualquier lugar en un rango de $ 1 millón a 7 millones al año durante cuatro a más de siete años. Esto refleja la
naturaleza de la mayoría de los proyectos de I+D que requieren mucho tiempo y personas. Peor aún, hay cinco principales
frentes en los que invertir, y es difícil evaluar lo que los competidores están estableciendo como gasto en I+D.
prioridad.
Planificación de inversiones en I+D
Las presiones del mercado sobre los precios significan que Back Bay Battery nunca tiene suficiente dinero en I+D para
gastar en todo lo que le gustaría hacer a su personal de investigación. Por un lado, el equipo recibe diariamente
presión de la organización de ventas para mejorar las ofertas de NiMH de la empresa, ya que en este
El negocio de los productos básicos, el pequeño rendimiento o las ventajas técnicas pueden cambiar un pedido grande ya que
el precio es bastante competitivo. La empresa puede "modificar" un poco su demanda ajustando los precios, pero uno
siempre hay que tener cuidado de no perder un gran cliente en el proceso. También tiene que tener en cuenta cuánto tiempo
tardará para que esas inversiones den sus frutos. Mientras que algunos de los científicos se vuelven poéticos sobre la
potencial de los ultracondensadores, la tecnología tiene grandes deficiencias para los mercados principales de Back Bay
hoy, y la empresa debe tener cuidado de no cavar un agujero demasiado profundo financieramente.
El gerente de producto de un importante fabricante de herramientas eléctricas, que resulta ser uno de los empleados de Back Bay
clientes más grandes, ha estado animando a la empresa a centrarse en sus necesidades específicas para un próximo
actualización de su línea de herramientas eléctricas de consumo. El cliente busca mayor densidad de potencia y menor
los costos unitarios de la batería, ya que también siente la presión del mercado por parte de los competidores asiáticos. El ha estado
comprar baterías de NiMH de la competencia de origen chino, y le ha dejado claro a Back Bay que
importancia de mantener la competitividad de precios. La demostración de la NASA de un ultracondensador
Taladro llamó su atención, y el rápido tiempo de recarga de los ultracondensadores era muy atractivo si tan solo
la capacidad de almacenamiento era mucho mayor. Centrarse en este cliente consumiría esencialmente todos
los limitados recursos de I+D de la empresa.
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exhibiciones
Anexo 1 Comunicado de prensa del MIT sobre ultracondensadores
Instituto de Tecnología de Massachusetts
oficina de noticias
Investigadores entusiasmados con la nueva batería
Deborah Halber, corresponsal de la oficina de noticias
8 de febrero de 2006
Prácticamente todo lo que funciona con baterías: linternas, teléfonos móviles, coches eléctricos, sistemas de guiado de misiles...
- se mejoraría con un mejor suministro de energía. Pero las baterías tradicionales no han progresado mucho más allá de la
diseño básico desarrollado por Alessandro Volta en el siglo XIX.
Hasta ahora.
El trabajo en el Laboratorio de Sistemas Electromagnéticos y Electrónicos (LEES) del MIT ofrece la promesa de la
primera alternativa tecnológicamente significativa y económicamente viable a las baterías convencionales en más de 200
años.
Joel E. Schindall, Profesor Bernard Gordon de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación (EECS) y
director asociado del Laboratorio de Sistemas Electromagnéticos y Electrónicos; John G. Kassakian, EECS
profesor y director de LEES; y doctorado candidato Riccardo Signorelli están utilizando estructuras de nanotubos para
mejorar un dispositivo de almacenamiento de energía llamado ultracondensador.
Los condensadores almacenan energía en forma de campo eléctrico, lo que los hace más eficientes que las baterías estándar, que obtienen
su energía a partir de reacciones químicas. Los ultracondensadores son celdas de almacenamiento basadas en condensadores que proporcionan
ráfagas masivas de energía instantánea. A veces se usan en vehículos de celdas de combustible para proporcionar una ráfaga adicional para
acelerando en el tráfico y subiendo colinas.
Sin embargo, los ultracondensadores deben ser mucho más grandes que las baterías para mantener la misma carga.
La invención LEES aumentaría la capacidad de almacenamiento de los ultracondensadores comerciales existentes almacenando
Campos eléctricos a nivel atómico.
Aunque los ultracondensadores han existido desde la década de 1960, son relativamente caros y solo recientemente
comenzó a fabricarse en cantidades suficientes para volverse rentable. Hoy puedes encontrar
ultracondensadores en una variedad de dispositivos electrónicos, desde computadoras hasta automóviles.
Sin embargo, a pesar de sus ventajas inherentes, una vida útil de más de 10 años, indiferencia al cambio de temperatura,
alta inmunidad a golpes y vibraciones y alta eficiencia de carga y descarga -- restricciones físicas en
El área de superficie y el espaciado de los electrodos tienen ultracondensadores limitados a una capacidad de almacenamiento de energía de alrededor de 25 veces
menos que una batería de iones de litio de tamaño similar.
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El ultracondensador LEES tiene la capacidad de superar esta limitación de energía utilizando alineados verticalmente,
nanotubos de carbono de una sola pared, una treintamilésima parte del diámetro de un cabello humano y 100.000 veces más largos que
son anchos ¿Como funciona? La capacidad de almacenamiento en un ultracondensador es proporcional al área superficial del
electrodos Los ultracondensadores actuales utilizan electrodos hechos de carbón activado, que es extremadamente poroso y
por lo tanto tiene una superficie muy grande. Sin embargo, los poros del carbón son irregulares en tamaño y forma, lo que
reduce la eficiencia. Los nanotubos alineados verticalmente en el ultracondensador LEES tienen una forma regular y un tamaño
eso es sólo varios diámetros atómicos de ancho. El resultado es un área de superficie significativamente más efectiva, que
equivale a una capacidad de almacenamiento significativamente mayor.
Los nuevos ultracondensadores mejorados con nanotubos podrían fabricarse en cualquiera de los tamaños actualmente disponibles y ser
producidos con tecnología convencional.
"Esta configuración tiene el potencial de mantener e incluso mejorar las características de alto rendimiento de
ultracondensadores mientras proporcionan densidades de almacenamiento de energía comparables a las baterías", dijo Schindall. "Nanotubos mejorados
Los ultracondensadores combinarían las características de larga vida útil y alta potencia de un
ultracondensador con la mayor densidad de almacenamiento de energía normalmente disponible solo en una batería química".
Este trabajo fue presentado en el XV Seminario Internacional de Capacitores de Doble Capa y Energía Híbrida
Storage Devices en Deerfield Beach, Florida, en diciembre de 2005.
El trabajo ha sido financiado en parte por el MIT/Industry Consortium on Advanced Automotive
Componentes y sistemas eléctricos/electrónicos y en parte por una subvención de la Alianza Ford-MIT.
Una versión de este artículo apareció en MIT Tech Talk el 8 de febrero de 2006 (descargar PDF).
URL: http://web.mit.edu/newsoffice/2006/batteries-0208.html
Anexo 2 Taladro eléctrico portátil alimentado por ultracondensador
Fuente: NASA
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Anexo 3 Inversiones estimadas del proyecto
Proyecto Anual
Costo
Duración del proyecto Costo total Potencial
Actuación
Rango
NiMH: Energía
Densidad
$3,0 – $9,0 M 4 – 6 años $12,0 – $54,0 M 900 – 5200 vatios
horas/kg
NiMH: recarga
Ciclos
$1.0 – $6.0 M 5 – 8 años $5.0 – $48.0 M 530 – 1,050 ciclos
NiMH: Auto
Descargar
$2.0 – $4.0 M 5 – 8 años $10.0 – $32.0 M 11 – 21 meses
NiMH: recarga
Tiempo
$1.0 – $5.0 M 4 – 7 años $4.0 – $35.0 M 105 – 210 minutos
NiMH: Proceso
Mejora
$1.0 – $6.0 M 4 – 7 años $4.0 – $42.0 M 10% - 56%
reducción en la unidad
costos
CU: Energía
Densidad
$4,0 – $10,0 M 5 – 7 años $20,0 – $70,0 M 900 – 2700 vatios
horas/kg
UC: Recarga
Ciclos
$2.0 – $9.0 M 5 – 8 años $10.0 – $72.0 M 8,750 – 17,490
ciclos
UC: Uno mismo
Descargar
$2.0 – $8.0 M 5 – 8 años $10.0 – $64.0 M 32 – 63 meses
UC: Recarga
Tiempo
$1.0 – $6.0 M 5 – 7 años $5.0 – $42.0 M 9 – 17 minutos
CU: Proceso
Mejora
$3.0 – $7.0 M 5 – 7 años $15.0 – $49.0 10% – 74%
reducción en la unidad
costos