¿Qué es una batería de estado sólido?

Muchos aspectos de un vehículo eléctrico son los mismos que los de gasolina: los asientos son asientos, las llantas son llantas, el volante sigue girando a derecha e izquierda. La mayor diferencia, y la que hará o romperá la adopción masiva de vehículos eléctricos, es la batería.

Es por eso que algunas de las investigaciones más emocionantes en el panorama automotriz moderno se centran en la tecnología de baterías, y las baterías de “estado sólido” son un área que se está explorando. Esta alternativa a las baterías de iones de litio que se utilizan hoy en día promete mejorar la autonomía del vehículo, reducir los tiempos de carga y eliminar el riesgo de incendios de la batería.

Todavía no puede conducir un EV basado en batería de estado sólido fuera del lote, pero están en proceso. Honda confirmó recientemente que está trabajando en ellos en su laboratorio con sede en Tokio, con planes para lanzar un vehículo con una batería de estado sólido a finales de 2028 o 2029. Hyundai, BMW, Ford, GM, Volkswagen y más están realizando una investigación similar, JD Power Informes (Se abre en una nueva ventana). Toyota lidera, con más 1.300 patentes(Abre en ventana nueva) relacionados con las baterías de estado sólido, y tiene previsto lanzamiento (Se abre en una nueva ventana) un híbrido con uno para 2025.

En el futuro, los trenes, aviones y camiones también pueden usar baterías de estado sólido, preparando el escenario para una electrificación del transporte mucho más amplia de lo que podemos visualizar hoy. Esto es lo que necesita saber sobre esta tecnología potencialmente revolucionaria.

¿Qué es una batería de estado sólido?

Sección transversal de dos baterías

(Crédito: Samsung)

Las baterías de estado sólido funcionan de la misma manera que cualquier otra batería. Toman energía, la almacenan y liberan la energía a los dispositivos, desde walkmen hasta relojes y, ahora, motores de vehículos. La diferencia son los materiales del interior.

Las baterías de iones de litio, que se utilizan hoy en día en los vehículos eléctricos, tienen una solución de electrolito líquido intercalada entre sus cátodos y ánodos (vea el espacio intermedio en la imagen de arriba). Alternativamente, las baterías de estado sólido usan electrolitos sólidos.

La mayor densidad significa que las baterías de estado sólido pueden contener entre dos y 10 veces la capacidad de una batería de iones de litio, AutoWeek Informes (Se abre en una nueva ventana).

¿Por qué los vehículos eléctricos ya no usan baterías de estado sólido?

Las baterías de estado sólido ya existen, solo en dispositivos mucho más pequeños como relojes inteligentes, marcapasos y etiquetas RFID. La barrera para usarlos en vehículos eléctricos es principalmente que son caros y difíciles de producir en un tamaño más grande a escala, Vox explica(Se abre en una nueva ventana). Dado que los vehículos que funcionan con baterías ya son más caros que los que funcionan con gasolina, los consumidores tienen poco apetito por vehículos aún más caros.

La longevidad es otro problema, pero Honda dice que tiene una solución. Los electrolitos sólidos pueden degradarse con el tiempo, por lo que Honda planea protegerlo envolviéndolo en una nueva tela de polímero, Ars Technica. Informes (Se abre en una nueva ventana).

Las baterías también deben someterse a amplias pruebas de durabilidad en las carreteras y vida útil para la conducción diaria. Recuerde, estamos hablando de tomar algo usado en una muñeca y usarlo para mover un automóvil o camión por primera vez en masa.

¿Las baterías de estado sólido aumentan el alcance?

carga de vehículos eléctricos

(Crédito: xu wu / Getty Images)

Con una batería de estado sólido, los vehículos eléctricos deberían poder llegar tan lejos como un automóvil a gasolina antes de repostar. Tome un tanque de gasolina de 15 galones que rinde 30 millas por galón, por ejemplo. Ese auto puede recorrer 450 millas antes de llenarse.

La mayoría de los vehículos eléctricos de hoy en día tienen un alcance de 200 a 300 millas, aunque la camioneta GMC Sierra Denali 2024 tendrá un alcance de 400 millas, y la súper lujosa Lúcido (Se abre en una ventana nueva)que ya está en la carretera hoy, cuenta con un alcance de 520 millas.

Multiplicando esos rangos por alrededor del 50% (o hasta el 80%, CarBuzz Informes (Se abre en una nueva ventana)), y las baterías de estado sólido están listas para jugar en los viajes por carretera. Un vehículo eléctrico con un alcance de 300 millas ahora tiene 450 millas. Además, las baterías de estado sólido se cargarán más rápido que las de iones de litio con menos degradación de la batería.

Incendios extinguidos: el estado sólido mejora la seguridad de los vehículos eléctricos

Batería de coche en llamas

(Crédito: SpyroTheDragon / Getty Images)

Con informes aterradores de incendios de baterías a raíz de las inundaciones del huracán Ian, los vehículos eléctricos han desarrollado una mala reputación por ser cerillas rodantes. Pero en realidad, ese honor debería recaer en la batería de iones de litio. Cámbielo por un equivalente de estado sólido y el EV tiene un riesgo muy bajo de incendio.

Los electrolitos líquidos de las baterías de iones de litio son inflamables, pero como las baterías de estado sólido no tienen ese líquido, no corren el mismo riesgo de incendio.

Los incendios de las baterías de iones de litio son raros, y los fabricantes de automóviles incluyen carcasas y medidas de protección para evitarlos, pero cuando ocurren, son poderosos y difíciles de extinguir, y a veces consumen miles de galones de agua. Construir vehículos eléctricos que no sean inflamables es una gran victoria para los conductores, los ciudadanos y los departamentos de bomberos.

¿Cómo se reciclan las baterías de estado sólido?

Tanto las baterías de iones de litio como las de estado sólido se pueden reciclar en una de las muchas instalaciones nuevas dedicadas a rejuvenecer el material al final de su vida útil. Por ejemplo, Materiales Redwood (Se abre en una nueva ventana), iniciado por el ex cofundador de Tesla, JB Straubel, es un proyecto de reciclaje de baterías a gran escala en Nevada. Redwood tiene $ 792 millones (Se abre en una nueva ventana) en la financiación de los inversores, incluidos Ford(Se abre en una nueva ventana).

“Las baterías de estado sólido pueden aprovechar la creciente infraestructura de reciclaje de baterías de iones de litio”, dijo Will McKenna, director de marketing de BMW y VW. Energía sólida (Se abre en una ventana nueva)le dice a CarBuzz.

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“Me gusta [lithium ion] baterías, las baterías de Solid Power normalmente contienen níquel, manganeso, litio y pequeñas cantidades de cobalto. Los mismos métodos para reciclar baterías de iones de litio mediante la extracción de estos metales también funcionarán para baterías de estado sólido. Como tal, no anticipamos que se requieran procesos adicionales de inversión en infraestructura”.

Los escenarios de pesadilla de pilas de baterías EV agotadas que se filtran al suelo también se pueden descartar, ya que no hay líquido en el interior para filtrarse. Sin mencionar que el estado sólido puede tener una huella de carbono un 39 % más pequeña que las baterías de iones de litio, Electrek Informes (Se abre en una nueva ventana).

Baterías de silicio frente a estado sólido

La carrera por una batería EV de alta densidad de energía abarca múltiples tecnologías, y las baterías de estado sólido son solo una solución. Las baterías de silicio son otro competidor principal, y Tesla(Se abre en una nueva ventana), Porsche(Se abre en una ventana nueva), y otros ya han hecho inversiones allí. Los vehículos eléctricos de Porsche para 2024 planean utilizar baterías de silicio fabricadas con materias primas desarrolladas por Group14, con sede en Washington.

Materias primas en un frasco con mano enguantada

Sitio web de Group14 que muestra materiales de batería de silicio en bruto (Crédito: Group14)

“Estamos aumentando la densidad de energía de la batería hasta en un 50 % o más, y permitimos que los fabricantes de baterías reduzcan los tiempos de carga hasta el punto en que recargar su automóvil se acerca más a llenar su tanque”, dice Grant Ray de Group14.

Group14 ha sido pionero en un nuevo método de fabricación de iones de silicio, un material abundante pero inestable, que los fabricantes de baterías y de automóviles pueden utilizar dentro de las baterías para mejorar su rendimiento. No serán los últimos, ya que Group14 recibió un Subvención de $100 millones(Se abre en una nueva ventana) de la Administración Biden en octubre para un mayor desarrollo.

Las baterías de silicio y de estado sólido no se excluyen mutuamente y es posible que una no prevalezca sobre la otra. Más bien, pueden trabajar juntos como una de las muchas tecnologías necesarias para llevar al mercado vehículos eléctricos mejores y más baratos.

“Con los fabricantes de automóviles buscando tanto baterías de silicio como baterías de estado sólido, la realidad es que estas dos tecnologías no son mutuamente excluyentes”, dice Ray. “Nuestros socios están aprovechando nuestra tecnología de batería de silicio dentro de las baterías de estado sólido para superar los límites de la densidad de energía, lo que permite que un vehículo recorra la distancia que los consumidores esperan”.

Para obtener más información sobre las baterías EV, consulte Baterías EV 101: Degradación, vida útil, garantías y más.

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