Parece que China va a volver a ganar: encuentran la clave para llevar las baterías de estado sólido a la producción
Científicos del Instituto de Física de la Academia China de Ciencias (CAS) han encontrado el modo de resolver dos grandes problemas que han impedido llevar las baterías de estado sólido a la producción comercial a gran escala. ¿Cambiará esto el futuro de la movilidad?
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Publicado: 27/10/2023 17:00
El mercado mundial de baterías está ampliamente dominado por la química de iones de litio, que sirve para dotar de energía a todo tipo de dispositivos electrónicos, pero también a los vehículos eléctricos, tanto coches como patinetes, motos y bicicletas.
Pero centrándonos en la industria automotriz, lo cierto es que la batería de iones de litio con electrolito líquido actualmente omnipresente en el mercado es vista por los fabricantes como un paso intermedio hacia una nueva tecnología que permita a los vehículos eléctricos llegar a un nuevo nivel. El lugar en el que se convierten en la principal elección de movilidad para corta, media y larga distancia.
El problema de la inestabilidad mecánica y química queda resuelto, y sin necesidad de recurrir a altas presiones ni elevadas temperaturas
Ese «Santo Grial» es, en opinión de muchos, la batería de estado sólido, que promete mayor rendimiento y seguridad, pero que según los expertos no se convertirá en algo común en el mercado como pronto hasta finales de la presente década.
Pero, mientras fabricantes como Toyota o Stellantis prometen tener sus baterías de estado sólido alrededor de 2027, en China han hecho público un hallazgo que puede cambiar todo el panorama.
Por qué la batería de estado sólido aún no ha llegado al mercado
Actualmente, las baterías de estado sólido presentan dos grandes problemas que hasta ahora les han impedido llegar al mercado: la estabilidad y el coste de producción.
Investigadores y fabricantes están desarrollando dos tipos principales de baterías de estado sólido, las de polímeros orgánicos y las de sulfuro inorgánico.
Las baterías de estado sólido con polímero orgánico ofrecen una excelente estabilidad mecánica, pero no alcanzan suficiente estabilidad química. Esto hace que la densidad de energía quede limitada al producirse problemas de compatibilidad con cátodos de alto voltaje.
Por su parte, las baterías de estado sólido de sulfuro inorgánico tienen el inconveniente de que generan altos costes de producción y requieren operar a presiones extremas de varias decenas de atmósferas, lo que complica mucho su comercialización.
Por qué la batería de estado sólido china puede cambiarlo todo
El grupo de investigadores dirigido por el profesor HU Yongsheng del Instituto de Física (IOP) de la Academia China de Ciencias (CAS)afirma haber encontrado la solución a estos problemas.
En concreto, los científicos han logrado transformar sales fundidas a temperatura ambiente en vidrios viscoelásticos llamados LACO y NACO. Esto ha sido posible al sustituir ciertos átomos de cloro por átomos de oxígeno.
La singularidad de este material es que tiene una notable capacidad para doblarse y plegarse a temperatura ambiente, proporcionando así una elevada resistencia mecánica y allanando el camino para el desarrollo de electrolitos de estado sólido.
Estos vidrios inorgánicos, también conocidos como materiales VIGLAS, no sólo resisten la deformación a un nivel comparable al de los polímeros orgánicos, sino que también cuentan con las características deseables de los electrolitos inorgánicos ya conocidos.
Por tanto, soportan una tolerancia a voltajes de hasta 4,3 V y ofrecen una conductividad iónica sobresaliente de más de 1 mS/cm (milisiemens por centímetro). Gracias a esto, el problema de la inestabilidad mecánica y química queda resuelto, y sin necesidad de recurrir a altas presiones ni elevadas temperaturas.
Los costes de fabricación
Otro aspecto crucial en el desarrollo y posterior implementación de las baterías de estado sólido en el mercado son los costes asociados a su producción. Sin embargo, estas nuevas baterías del CAS son mucho más económicas, pues se basan principalmente en aluminio, un material abundante y barato.
De hecho, según el estudio las baterías basadas en LACO tienen un coste de material de 6,85 dólares por kg y las basadas en NACO de sólo 1,95 dólares por Kg. Cifras que contrastan con los 319 dólares por Kg que cuestan las de electrolito sólido Li6PS5CL actualmente predominantes.
Además de eso, estos materiales permiten la fabricación de películas de electrolito de gran superficie con técnicas como proceso de rollo a rollo, permitiéndoles ser muy competitivos a nivel de coste de material y fabricación.
Ahora queda ver si este hallazgo se consolida y acelera la llegada de las baterías de estado sólido a un mercado automotriz que está deseando encontrar la clave. Una clave que todo indica que China encontrará antes que nadie.