La próxima generación de baterías para vehículos eléctricos, con un mayor alcance y una seguridad mejorada, podrían ser de tecnología de litio en estado sólido. Sin embargo, según investigadores de la Universidad de Michigan, hay una serie de preguntas clave sobre esta prometedora tecnología que deben responderse. Una vez se respondan, se podrá dar el salto de prototipos de laboratorio a la fabricación en serie.
Jeff Sakamoto y Neil Dasgupta, profesores asociados de ingeniería mecánica de la universidad, han sido dos investigadores clave en baterías de estado sólido basadas en litio durante la última década. En un artículo de la revista Joule, Sakamoto y Dasgupta plantean los principales retos a los que se enfrenta esta tecnología. A la hora de formular dichas preguntas, trabajaron en estrecha colaboración con fabricantes líderes de la industria automotriz.
Los principales fabricantes de vehículos están apostando con firmeza por los vehículos eléctricos, y muchos anuncian planes para eliminar gradualmente los modelos con motor de combustión interna en los próximos años. Las baterías de iones de litio permitieron la llegada los primeros vehículos eléctricos y siguen siendo la principal tecnología de batería empleadas en automoción.
Esas baterías de iones de litio están ya cerca de ofrecer su rendimiento máximo, y se prevé que su desarrollo comience a estancarse a lo largo de la década. Además, cuentan con la necesidad de un sistema de gestión (el BMS) pesado y voluminoso, sin el cual existe el riesgo de incendios a bordo. Al utilizar metal de litio para el ánodo de la batería junto con una cerámica para el electrolito, los investigadores han demostrado el potencial de duplicar la autonomía para una batería del mismo tamaño, reduciendo drásticamente el potencial de incendios.
Las preguntas que según los investigadores deben responderse son las cinco siguientes:
- ¿Cómo podemos producir cerámica, material frágil, de forma masiva y en hojas delgadas como el papel que requieren las baterías de litio sólidas?
- ¿El uso de cerámica, que requiere energía para calentarla a más de 1000 grados centígrados durante su fabricación, compensa sus beneficios ambientales en los vehículos eléctricos?
- ¿Se puede adaptar tanto la cerámica como el proceso utilizado para fabricarla para tener en cuenta los defectos (como el agrietamiento) de una manera que no obligue a los fabricantes de baterías y de coches a renovar drásticamente sus operaciones?
- Una batería de litio en estado sólido no requeriría del BMS que necesitan las baterías de iones de litio para mantener su durabilidad y reducir el riesgo de incendio. ¿Cómo afectará la reducción de masa y volumen del BMS (o su eliminación por completo) al rendimiento y a la durabilidad de una batería de estado sólido?
- El litio debe estar en contacto constante con el electrolito cerámico, lo que significa que se necesita hardware adicional que aplique presión para mantener el contacto. ¿Qué significará el hardware extra para el rendimiento de la batería?
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Fuente | Michigan News
