El gran reto de las baterías de estado sólido halla una nueva respuesta que será crucial para su éxito

La industria automotriz lleva años anticipando la llegada de lo que se considera el Santo Grial del coche eléctrico: las baterías de estado sólido. Sin embargo, estas presentan ciertas dificultades que, de momento, no han permitido su producción a gran escala y, por tanto, su introducción en el mercado.

Marcas como Toyota planean empezar a dotar a sus vehículos de este tipo de tecnología en 2028, mientras que Nissan sueña con poder hacerlo ya un año antes. Lo que parece claro es que quien gane esta carrera tendrá mucho ganado en su intento de dominar el mercado del coche eléctrico.

Pero, antes de que ese momento llegue, quedan por resolver algunos desafíos técnicos que de momento no hacen más que generar incertidumbre alrededor de la verdadera viabilidad de las baterías de estado sólido.

Las dendritas, un asesino silencioso

Las baterías de estado sólido prometen mayor autonomía con menor peso gracias a una densidad energética superior. Además, ofrecen una gran ventaja en materia de seguridad, ya que el electrolito que utilizan no es líquido y, por tanto, no se producen fugas ni incendios en caso de fallo.

Ahora bien, por otro lado, aparece el problema de las dendritas: diminutas estructuras metálicas que se forman sobre los electrodos de las baterías de litio a medida que se cargan y se descargan. Estas dendritas, según crecen, generan problemas de rendimiento e incluso cortocircuitos o sobrecalentamiento.

Hasta ahora, se creía que las dendritas únicamente aparecían en los electrodos (ánodo y cátodo), pero no en el electrolito sólido, la sustancia que se descompone en partículas cargadas de electricidad llamadas iones libres y sirve como conector entre ánodo y cátodo.

El electrolito polimérico también genera dendritas

Sin embargo, un equipo de investigación de la Universidad Técnica de Múnich (TUM) ha descubierto que esa creencia es falsa. El nuevo hallazgo demuestra que los electrolitos poliméricos no suprimen el crecimiento de las dendritas como se pensaba.

«Nuestras mediciones muestran que las dendritas también pueden crecer directamente en el electrolito polimérico, es decir, justo en el centro del material que se supone que protege contra las dendritas», explica Fabian Apfelbeck, primer autor del estudio publicado en la revista Nature Communications.

Apfelbeck, físico candidato a doctorado en el grupo de investigación del profesor Peter Müller-Buschbaum, en la Cátedra de Materiales Funcionales de la TUM, forma parte de una investigación financiada por el Clúster de Excelencia e-conversion. Y su hallazgo puede suponer un punto de inflexión en el entendimiento de los desafíos a superar por las baterías de estado sólido para su futura incursión en el mercado automotriz.

«Hasta ahora, se suponía que el crecimiento de dendritas solamente ocurría en la interfaz entre el electrodo y el electrolito. Nos sorprendió que también se produzca lejos de esta interfaz», admite Apfelbeck. «Este nuevo conocimiento nos ayuda a desarrollar y perfeccionar materiales en los que estos procesos de cristalización interna no se produzcan, para lograr dispositivos de almacenamiento de energía más eficientes, seguros y duraderos».

El hallazgo ha sido posible gracias al uso de un método con experimentos de dispersión de rayos X de gran ángulo con nanofoco, que se realizaron en el Sincrotrón de Electrones Aleman DESY de Hamburgo. En concreto, utilizaron un haz de apenas 350 nanómetros de diámetro para visualizar por primera vez los cambios microscópicos dentro de un electrolito polimérico durante el funcionamiento de la batería.

Veremos cómo afecta este descubrimiento a una hoja de ruta de la batería de estado sólido para la que no hay unanimidad de criterios. Y es que no son pocos los expertos que auguran su llegada como pronto para la próxima década.