Baterías de estado sólido: qué son y cuándo llegarán

El pasado mes de septiembre se celebró el Battery Show en Estados Unidos, donde expertos en el sector de las baterías y la electrificación se dieron cita para hablar de las tecnologías en desarrollo y del futuro en la materia. Uno de los paneles más interesantes estuvo dedicado a las afamadas y esperadas baterías de estado sólido y, más concretamente, a su uso en automóviles.

¿QUÉ ES UNA BATERÍA DE ESTADO SÓLIDO?

Las baterías convencionales que se utilizan actualmente en los modelos eléctricos e híbridos son las de iones de litio, las cuales se componen de dos electrodos –un ánodo de grafito y un cátodo de óxido de cobalto y litio– sumergidos en un electrolito líquido y conductor. Cada pareja de electrodos forma una celda, y una serie de celdas unidas es lo que forma una batería.

Cuando se solicita energía, los iones de litio fluyen a través del electrolito para depositarse en el ánodo, una reacción química que desprende electrones, los cuales se aprovechan para generar la corriente eléctrica. De igual modo, al conectar este circuito a una fuente energía externa, las partículas se mueven en sentido contrario y de esta manera se vuelve al principio, se carga la batería.

Las baterías de estado sólido no se diferencian demasiado de éstas y utilizan el mismo principio, pero cuentan con una diferencia importante, ya que el electrolito no es líquido sino sólido. ¿Por qué se postulan como el futuro y la esperanza del coche eléctrico? Lo cierto es que este diseño permite varias ventajas frente a su predecesora de electrolito líquido.

El primero de ellos es que cuentan con una densidad energética hasta tres veces superior a las actuales, es decir, puede almacenar tres veces más energía sin recurrir a un tamaño superior. Aparte de ello, la velocidad de carga se estima en hasta seis veces más veloz, lo que llevaría a una reducción del tiempo, y en el peor de los casos, a poco más de una hora.

Otro avance se encuentra en los ciclos de vida. Mientras que para las de electrolito líquido los fabricantes estiman unos 3.000 ciclos completos, las sólidas permitirían hasta cinco veces más.

Por último, se encuentra también el tema de la seguridad. En caso de accidente, el electrolito líquido se puede derramar y generar alto peligro de incendio, hecho que no ocurriría con las sólidas.

Comparación de características entre baterías de estado sólido y las actuales

LLEGADA AL MERCADO

Ya hay aparatos que usan baterías de estado sólido, como algunos marcapasos. Y el aspecto de esta tecnología parece inmejorable de cara a su uso en vehículos eléctricos e híbridos, pero cuentan con dos inconvenientes principales: su coste y la capacidad de producción.

Brian Sisk, vicepresidente de desarrollo de baterías en A123 Systems afirma que hasta que el precio de fabricación e instalación no se iguale al de las actuales baterías de electrolito líquido no será viable su fabricación en serie. Asegura que tal vez alguna propuesta premium, en la que el precio y la cantidad no sean inconvenientes, podría verse en un futuro más cercano; sin embargo, para una producción en masa, el ratio precio/kilovatio hora debe mejorar.

Desde Ford aseguran seguir muy de cerca los avances en este campo y hasta han invertido en Solid Power, una empresa dedicada al desarrollo de esta tecnología que también cuenta con otros inversores automotrices como BMW y Hyundai. Por su parte, Toyota siempre a la vanguardia en tecnologías de movilidad, prometió que presentaría vehículos equipados con baterías de estado sólido para los Juegos Olímpicos de Tokio, que se celebrarán en agosto de 2020, pero sin visos para su aplicación comercial. Como muestra del interés de los fabricantes y según un análisis, en 2018 se invirtieron unos 450 millones de euros en su desarrollo e investigación. Asimismo, Audi y Honda también investigan sobre el desarrollo de este tipo de baterías.

Toyota ofrecerá estas lanzaderas como medio de transporte para los JJ.OO.

Todos los implicados aseguran que esta tecnología todavía debe desarrollarse para ser viable de cara a su aplicación al mundo del automóvil y a su producción en masa. Coinciden además en que no se puede esperar una implantación comercial seria en un período menor a cinco años. No obstante, Sisk afirma que no necesariamente debería alcanzarse un precio parejo o a las baterías actuales para su puesta en marcha ya que, a un precio ligeramente mayor y gracias a sus diversas ventajas en materia de autonomía y carga, el precio de más se amortizaría en poco tiempo. Por otro lado, la ausencia de peligro por incendio permitirá ahorrar en los costes de estructuras de seguridad para las celdas.

Lo que sí está claro es que la llegada al mercado de las baterías de estado sólido de iones de litio no se trata de un "si…", sino de un "cuándo", y es sólo cuestión de tiempo en que veamos coches eléctricos por nuestras calles con mucha mayor autonomía y tiempos de recarga más reducidos.