En la carrera por el avance de las tecnologías que incorporan los coches eléctricos, una de las piezas claves, la batería, está a punto de dar un salto evolutivo con la llegada de las baterías de estado sólido. Te explicamos en qué se diferencian de las baterías de ion-litio, cuáles son las ventajas que aportan a la movilidad eléctrica y qué plazos podemos esperar para su llegada.
Una batería de ion-litio se compone de celdas. Una celda tiene dos electrodos de metal, uno es el cátodo, otro el ánodo y ambos se sumergen en un electrolito líquido que actúa de separador entre ambos y por donde circulan los electrones que permiten generar la energía eléctrica. La combinación de varias celdas forma la batería.
La batería de ion-litio utiliza el electrolito líquido para separar el ánodo y el cátodo. En la batería de estado sólido sin embargo, al usar un electrolito sólido éste sirve somo separador y forma una estructura más sólida y estable.
¿Qué problemas resuelven las baterías de estado sólido?
Esto es importante desde el punto de vista de la seguridad. El uso de electrolito líquido puede provocar fugas si se ve afectado por una fuerza externa. Ésto a su vez puede desencadenar un incendio o una explosión de la batería por lo que se usan materiales adicionales para aumentar la seguridad. El uso de un electrolito sólido mejora la estabilidad gracias a una estructura que permite que aunque el electrolito sea dañado resista sin deformarse ni provocar incendios.
Otra de las ventajas de usar electrolito sólido es la mayor densidad energética. Por su estructura más compacta, la misma capacidad de batería ocupa menos espacio. Gracias a esta reducción, si el mismo espacio que ocupa una batería de ion-litio lo ocupa una batería de estado sólido aumentamos la capacidad y la autonomía del vehículo eléctrico. La previsión es que se podría llegar a doblar esta cifra.
Los ciclos de carga también se benefician del uso de un electrolito sólido. En las baterías de ion-litio, con el paso de los ciclos de carga el litio líquido se va solidificando, creando cavidades o dentritas que pueden afectar a la integridad del ánodo y del cátodo con la consiguiente pérdida de capacidad y en último caso aumentando el riesgo de fugas o explosiones. Las baterías de estado sólido previenen la creación de estas cavidades.
Otra de las importantes mejoras es la velocidad de carga. Según los últimos datos publicados por QuantumScape, una de las empresas más avanzadas en el desarrollo de baterías de estado sólido, en un vehículo con una autonomía de 475 km se consiguen cargas del 10% al 80% de capacidad en menos de 15 minutos, cuando en una batería de ion-litio con esa misma autonomía estaríamos hablando de 25-30 minutos.
¿Cuándo llegarán las baterías de estado sólido?
Lo primero es llegar a conseguir el electrolito sólido que garantice la estabilidad y longevidad de las baterías de estado sólido. A continuación desarrollar la escalabilidad que permita su fabricación a gran escala y con el menor coste posible.
Trasladar todo el trabajo de laboratorio al plano de la producción comercial no es sencillo. Sin embargo hay bastantes marcas y empresas que vaticinan no tener que esperar demasiado para ver los primeros coches con baterías de estado sólido.
Tanto Mercedes-Benz como Stellantis están invirtiendo en la empresa emergente Factorial Energy. Esta empresa espera contar con un prototipo en 2023, mientras que la producción en serie empezaría en 2025 ó 2026. Mercedes además ha firmado un acuerdo de colaboración con ProLogium para fortalecer su posición en el desarrollo de las baterías de estado sólido.
Prologium a su vez mantiene vínculos con NIO para crear un prototipo que utilice el pack de baterías de estado sólido desarrollado pro esta empresa.
Hyundai y Kia apuestan también por la empresa Factorial Energy para acelerar el desarrollo de sus baterías de electrolito sólido y aumentar la autonomía actual en un 50%. Pero sobre todo pretenden aprovechar las mismas líneas de producción de baterías de ion-litio sin hacer cambios para acelerar su fabricación. Aunque no tiene una propuesta de fecha podría ser una de las primeras marcas en poner vehículos a la venta con esta tecnología.
Por su parte, Volkswagen ha buscado la ayuda de QuantumScape para construir de forma conjunta su primera factoría de baterías de estado sólido. Con una producción inicial de 1GWh anual, las primeras celdas serían destinadas a marcas con menos producción como Audi, Bentley o Porsche
Nissan comenzará a fabricar baterías de estado sólido en una planta piloto en Yokohama en 2024. La marca lanzará su primer vehículo dotado de esta tecnología en 2028, para cuando espera reducir el precio a 68 euros/kWh.
BMW y Ford entraron con su capital en la empresa Solid Power, especializada en el desarrollo de celdas de electrolito sólido y la marca alemana espera disponer antes de 2025 de un prototipo funcional y a finales de la década ofrecer vehículos de producción con este tipo de baterías.
De Tesla no hay noticias a día de hoy respecto al posible uso de baterías de estado sólido, más bien al contrario. Acaban de empezar la producción de sus propias baterías con sus nuevas celdas 4680 y esto significa que será difícil que se enfoque en otra cosa que no sea sacar adelante esta producción que supone un nuevo reto para la compañía de Elon Musk.
Imágenes Samsung y QuantumScape
