Las nuevas baterías de estado sólido van a revolucionar el vehículo eléctrico

 

Publicado: 29.MAY.2024

 

Hasta ahora, la mayoría de los vehículo eléctricos incorporan baterías de ión-litio que funcionan con un electrolito líquido. Este hecho hace que las baterías actuales sean muy pesadas (gran parte del peso de los actuales vehículos eléctricos es debido a la batería), limita mucho la autonomía que puede ofrecer, son muy caras y tardan mucho tiempo en recargar.

Todos estos inconvenientes está frenando, y mucho, la implantación del vehículo eléctrico en nuestras ciudades, por lo que el objetivo de descarbonizar nuestra economía y reducir nuestra dependencia del petróleo todavía sigue un poco lejos.

Pero la industria del automóvil no da su brazo a torcer y algunas marcas ya empiezan a comercializar vehículos eléctricos que incorporan una nueva generación de baterías basadas en una nueva tecnología: las baterías de estado sólido.

 

¿Qué son las baterías de estado sólido?

Las nuevas baterías de estado sólido son en realidad una evolución de las baterías de ión-litio actuales que usan la mayoría de los vehículos eléctricos que circulan por nuestras carreteras y ciudades hoy en día.

Como se sabe, la batería de ión-litio o batería Li-Ion es un tipo de batería recargable que utiliza compuestos de litio como material de uno de los electrodos. Estas baterías se componen de multitud de celdas interconectadas y cada una de estas celdas contiene un electrodo negativo o ánodo de donde salen los electrones y un electrodo positivo o cátodo que los recibe, sumergidos ambos en un electrolito líquido.

Cuando se conecta la batería, los iones de litio se mueven desde el ánodo hasta el cátodo a través del electrolito, dando lugar a la diferencia de potencial que produce la corriente eléctrica que mueve el vehículo a través de un motor eléctrico. Cuando se carga la batería, los iones de litio hacen el camino inverso y vuelven al ánodo.

El problema de las baterías de ión-litio es que, tras cientos de ciclos de carga y descarga, van perdiendo sus propiedades iniciales y al final, con el paso de los años, la autonomía de los coches eléctricos con este tipo de batería disminuye considerablemente. Esto ocurre porque el electrolito líquido se va solidificando con el paso del tiempo, y se formen una especie de dentritas en el electrolito. Esto puede llevar a que la batería se sobrecaliente y, en casos extremos, incluso que haya riesgo de explosión.

Para solucionar esta limitación que tienen las baterías de ión-litio con electrolito líquido, las empresas fabricantes de componentes para vehículos eléctricos ya están desarrollando las nuevas baterías de estado sólido, que están formadas también por multitud de celdas en cuyo interior hay ánodos y cátodos, sólo que esta vez el electrolito es sólido (cristal de sodio) en vez de líquido. Esto permite evitar la formación en el electrolito de dendritas, que son las causantes de que las baterías ión-litio tradicionales pierdan sus prestaciones.

 

 

Ventajas de las baterías de estado sólido

Las nuevas baterías de estado sólido permiten ofrecer multitud de ventajas ya constatadas de las que se puede beneficiar el coche eléctrico, además de otros campos de la tecnología que utilizan también baterías, como es la telefonía móvil. Entre estas ventajas están:

•  Mayor capacidad de almacenamiento: Las baterías de estado sólido, al estar constituidas por un electrolito sólido, permite el empleo de un ánodo de metal alcalino en el lado negativo. Esto aumenta la densidad de carga de la batería, es decir, su capacidad de almacenamiento. Estudios realizados recientemente demuestran que las baterías de estado sólido tienen una capacidad de almacenamiento de hasta tres veces superior a las baterías de ión-litio actuales, lo que implica un aumento significativo en la autonomía de los vehículos eléctricos que instalen este tipo de baterías.

•  Menor tiempo de recarga: Las baterías de estado sólido también requieren de menor tiempo para realizar una recarga completa de la batería. Ensayos recientes estiman que el tiempo de recarga se reduce a un tercio de los tiempos actuales que lleva la recarga de las baterías de ión-litio tradicionales.

•  Mayor fiabilidad: El cristal de sodio que forma el electrolito de las baterías de estado sólido permite que éstas funcionen a pleno rendimiento incluso hasta temperatura ambiente de -20 ºC. Recordemos que las actuales baterías de ión-litio baja mucho su rendimiento a temperaturas bajas. Además, las actuales baterías de ión-litio a medida que completa el número ciclos de carga y descarga, el electrolito líquido se va poco a poco solidificando, lo que hace que vaya perdiendo prestaciones con el tiempo de uso.

•  Mayor seguridad y vida útil: Como se ha indicado, uno de los mayores problemas de las actuales baterías de ión-litio es que el electrolito líquido se va poco a poco solidificando debido a la aparición de pequeñas dentritas. Esto hace que el electrolito vaya perdiendo sus prestaciones originales y empiecen a surgir problemas de sobrecalentamiento en las celdas de la batería, que con el tiempo pueden derivar en la aparición de cortocircuitos y, en última instancia, peligro de incendio de la batería. Este problema no sucede con las baterías de estado sólido. Las baterías de estado sólido no corren peligro de incendiarse debido a que su electrolito formado por cristales de sodio no es inflamable.

•  Más económicas: Las baterías de estado sólido son de un tamaño más reducido que las actuales de ión-litio, y también más ligera de peso. Este hecho es muy importante, porque permitiría reducir el peso total de los vehículos eléctricos, y por tanto, a menor peso, menor energía necesitan para desplazarse y, por tanto, aumenta la autonomía del vehículo. Según estimaciones recientes, se calcula que las baterías de estado sólido podrían tener un costo de fabricación en torno al 40% del coste de las actuales de ión-litio.

•  Menor impacto climático: Investigaciones recientes indican que esta tecnología aplicada a las nuevas baterías de estado sólido podría reducir la huella de carbono en torno a un 39 %, comparado con las FFP (ferrofosfato de litio) o NMC-811 (níquel, manganeso y cobalto). Es verdad que las baterías de estado sólido podrían requerir más litio (en torno a un 35 % que una convencional de iones de litio), pero se utiliza mucho menos grafito y cobalto en su fabricación. Ese menor uso de materiales, unido a nuevos métodos de minería con menor impacto, reduciría las emisiones para fabricar los futuros coches eléctricos.

 

 

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