¿Y si las baterías de estado sólido no son el futuro real de los coches eléctricos? Esta tecnología es aún mejor

El futuro boyante que le espera al coche eléctrico depende en gran medida que las baterías sigan evolucionando al ritmo que lo están haciendo. Para ello se necesitan que abaraten sus costes, que ofrezcan una densidad energética alta en paquetes más reducidos, una carga rápida que ofrezca tiempos similares a los actuales repostajes y cifras de alcance lo suficientemente altas para reducir la ansiedad por la autonomía.

Como sabrás, la celda de una batería se compone de tres componentes fundamentales: el ánodo (el electrodo positivo), el cátodo (el electrodo negativo) y el electrolito, que viene a ser la separación entre ambos electrodos. La evolución en los últimos años ha permitido ‘atacar’ el cátodo con las químicas NCM, LFP o las prometedoras de sodio.

Las promesas del futuro más cercano tienen que ver con el electrolito, pasando de ser líquido a sólido (con el uso de materiales cerámicos) y conformando lo que llamamos las baterías de estado sólido. Estas últimas han sido, en los últimos años, la gran esperanza del vehículo eléctrico. Son baterías que ofrecen una mayor densidad energética, cifras elevadas de autonomía y de carga rápida, así como una mayor seguridad en general y una mayor duración en el tiempo. Sin embargo, estas son más costosas y complicadas de producir, siendo esto último una de sus barreras principales que está impidiendo su llegada en el corto plazo.

Ahora bien, la verdadera gran revolución puede llegar de las investigaciones en ese tercer elemento que todavía no habíamos desarrollado, el ánodo. Hasta ahora, las baterías de iones de litio usan ánodo de grafito, un componente derivado del carbono. Las últimas investigaciones van por el camino de sustituir este material, dominado principalmente por los chinos, por el silicio. Estas novedosas baterías ofrecen densidades energéticas también muy altas, como en las de estado sólido, solo que son mucho más fáciles de producir, pudiendo integrarse en las cadenas de producción de las actuales baterías. Pero es que además, su uso permitirá reducir la dependencia de China en este campo.

Para que empieces a tener referencias, la batería de estado sólido en la que trabaja Quantumscape, en la que participa Volkswagen, por ejemplo, podría situarse en los 844 vatios-hora por litro de densidad volumétrica. En cuanto a las que añaden el ánodo de silicio, se estima que podrían prácticamente igualar estas cifras, a la par que reducirán significativamente los tiempos de carga (un 25% mejor) y mejorarían la densidad energética en un 42% respecto a las de litio convencionales. También permitirán reducir el peso de una batería un 73% y aumentar la autonomía en un 50%.

Ya existen aplicaciones en las que el grafito se empieza a sustituir por el silicio en pequeñas cantidades (algo que no pueden hacer las baterías de estado sólido), pero la clave estará en poder crear ánodos completos de silicio. Las investigaciones han descubierto que seis átomos de carbono permiten alojar un único ion de litio, mientras que con solo dos átomos de silicio, se da cabida hasta siete átomos de litio. Gracias al uso de estructuras similares a una esponja, se consigue además eliminar las tensiones mecánicas que se generan en el silicio, que se contrae y expande durante la carga y la descarga y que podría afectar a su vida útil.

El gigante chino CATL, Toyota, SAIC (MG) o Mercedes ya trabajan a contrarreloj por traer más pronto que tarde las baterías de estado sólido, solo que con limitaciones iniciales. Ahora, la investigación en cuanto a las baterías de ánodo de silicio pueden ir ganando protagonismo en los próximos años, ya que se podrá integrar sin muchos problemas en la producción de células de iones de litio. Se espera que las primeras pruebas en aplicaciones como la electrónica de consumo y la aviación arranquen ya en 2025.