Baterías de estado sólido: El futuro del almacenamiento de energía para vehículos eléctricos

Introducción

En el panorama en constante evolución de la movilidad eléctrica, la búsqueda de soluciones de almacenamiento de energía más seguras, eficientes y respetuosas con el medio ambiente ha propiciado la aparición de las baterías de estado sólido. Este artículo va a explorar cómo estas baterías ofrecen un tentador vistazo al futuro del almacenamiento de energía en los vehículos eléctricos (VE). Esperamos que puedas comprender mejor las ventajas y los límites de las baterías de estado sólido.

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Figura 1. Baterías de estado sólido Baterías de estado sólido

Baterías de estado sólido

Las baterías de estado sólido representan un enfoque pionero del almacenamiento de energía. Sustituyen el electrolito líquido o de gel tradicional de las baterías de iones de litio (Li-ion ) por un electrolito sólido, utilizando materiales sólidos para la mayoría de sus componentes internos, como el electrolito, los electrodos y los separadores. Veámoslo más de cerca:

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Figura 2. Baterías de estado sólido frente a las de litio Baterías de estado sólido frente a baterías de iones de litio (Li-ion)

Electrolito sólido: El componente más característico de una batería de estado sólido, el electrolito sólido, suele estar hecho de materiales sólidos como cerámica, polímeros o vidrio, que ofrecen una alta conductividad iónica. Este electrolito sólido facilita el movimiento de los iones de litio (Li+) entre el cátodo y el ánodo durante los ciclos de carga y descarga.

Cátodo y ánodo: De funcionamiento similar a la batería de iones de litio tradicional, el cátodo contiene compuestos que contienen litio, como el óxido de cobalto de litio (LiCoO2) o el fosfato de hierro y litio (LiFePO4), entre otros. El ánodo, análogo a su homólogo de iones de litio, suele estar hecho de materiales como metal de litio, titanato de litio (Li4Ti5O12) u otros materiales intercalantes de litio.

Ventajas de las baterías de estado sólido

Las baterías de estado sólido están a punto de revolucionar el almacenamiento de energía en los vehículos eléctricos (VE), ya que ofrecen ventajas significativas sobre las baterías tradicionales de iones de litio (Li-ion):

1.Seguridad: Las baterías de estado sólido son intrínsecamente más seguras que las de iones de litio porque sustituyen el electrolito líquido por uno sólido, eliminando el riesgo de fuga térmica y los peligros asociados.

2.Alta densidad energética: Estas baterías tienen el potencial de ofrecer una mayor densidad energética, almacenando más energía en un paquete más pequeño y ligero, ampliando así la autonomía de los vehículos eléctricos sin aumentar su tamaño ni su peso.

3. Carga rápida: Estas baterías pueden soportar una carga ultrarrápida, reduciendo los tiempos de carga a minutos en lugar de horas. Esta mayor velocidad de carga hace que los VE sean más cómodos y competitivos con los vehículos de combustión interna.

4.Mayor vida útil: Estas baterías tienen el potencial de un ciclo de vida más largo, lo que significa que pueden soportar más ciclos de carga y descarga antes de necesitar ser sustituidas. Esto puede reducir los costes de mantenimiento y aumentar la longevidad general del vehículo.

5.Amplio rango de temperaturas: Las baterías de estado sólido pueden funcionar eficientemente en un rango de temperaturas más amplio en comparación con las baterías de iones de litio. Esto las hace adecuadas para climas extremos, garantizando un rendimiento constante tanto en condiciones de calor como de frío.

6.Menor impacto medioambiental: Las baterías de estado sólido suelen utilizar materiales más sostenibles, como electrolitos y electrodos sólidos, reduciendo así el impacto medioambiental asociado a la producción y eliminación de las baterías.

7.Compatibilidad con la electrónica de estado sólido: La naturaleza de estado sólido de estas baterías encaja bien con el desarrollo de la electrónica de estado sólido, lo que podría dar lugar a sistemas integrados y más eficientes en los vehículos eléctricos.

Aunque las baterías de estado sólido ofrecen numerosas ventajas, todavía se encuentran en fase de investigación y desarrollo, con algunos retos que superar, como la escalabilidad de fabricación y la reducción de costes. Sin embargo, varios fabricantes de automóviles y baterías están invirtiendo activamente en la tecnología de baterías de estado sólido, y se están realizando esfuerzos de comercialización.

Conclusión

En resumen, las baterías de estado sólido ofrecen un futuro más brillante y seguro para el almacenamiento de energía en vehículos eléctricos (VE) gracias a sus notables características de seguridad, mayor densidad energética, capacidad de carga rápida, mayor vida útil y adaptabilidad a diversos rangos de temperatura. Estas ventajas no sólo prometen redefinir la experiencia de la conducción eléctrica, sino que también contribuyen a reducir la huella medioambiental de los VE mediante el uso de materiales más sostenibles.

Stanford Advanced Materials (SAM), proveedor líder en el campo de las baterías avanzadas para vehículos eléctricos, está a la vanguardia de este cambio transformador. Con un compromiso de excelencia, SAM no sólo ofrece precios competitivos, sino que también proporciona soluciones a medida para satisfacer sus requisitos específicos. Si está interesado en conocer nuestra oferta o tiene alguna pregunta, no dude en ponerse en contacto con nosotros.

Referencias:

[1] Winton, N. (2021, 28 de noviembre). Solid-State Batteries Promise Electric Car Popularity Boost, But Technical Mountains Await. Forbes. Obtenido el 20 de septiembre de 2023, del sitio Web: https://www.forbes.com/sites/neilwinton/2021/11/28/solid-state-batteries-promise-electric-car-popularity-boost-but-technical-mountains-await/?sh=1ad7615632fa.

[2] Majid, M.F.; Mohd Zaid, H.F.; Kait, C.F.; Ahmad, A.; Jumbri, K. Ionic Liquid@Metal-Organic Framework as a Solid Electrolyte in a Lithium-Ion Battery: Rendimiento actual y perspectivas a nivel molecular. Nanomateriales 2022, 12, 1076. https://doi.org/10.3390/nano12071076