La tecnología de la batería ha avanzado mucho a lo largo de los años. Los dispositivos como drones y los teléfonos inteligentes no serían prácticos sin una tecnología de batería moderna y avanzada.
Sin embargo, ¡las baterías siempre pueden ser mejores!
Las baterías de estado sólido parecen ser el próximo gran avance y los productos que las usan están a la vuelta de la esquina. Esto significa que ahora es el momento perfecto para familiarizarse con lo que son y por qué son importantes.
¿Qué significa “estado sólido”?
Ya sea una batería de automóvil de plomo ácido, desechables alcalinos o baterías de polímero de litio en un teléfono, todos usan un electrolito líquido. El electrolito es una sustancia conductora que conecta los dos terminales internos de la batería. Los electrones fluyen a través del electrolito, lo que permite que la batería acumule una carga eléctrica o la descargue.
Una batería de estado sólido utiliza un electrolito sólido, en lugar del electrolito líquido tradicional. Esa es la única diferencia fundamental entre las dos tecnologías de batería. Suena bastante simple, pero los ingenieros y científicos han estado luchando durante décadas para encontrar un material sólido que pueda actuar como electrolito.
¿Qué tienen de difícil las baterías de estado sólido?
Varios materiales, como la cerámica y los metales de litio, ofrecen potencial como electrolitos en estado sólido. El problema es que el enfoque cerámico ha dado como resultado un rendimiento deficiente de la batería. Los metales de litio son prometedores, pero tienen un defecto fatal. A medida que la batería se carga y descarga, las “dendritas” metálicas crecen a través del electrolito. La batería puede provocar un cortocircuito y convertirse en un peligro.
Encontrar soluciones prácticas y económicamente viables a estos problemas ha sido la misión de varias empresas y equipos de investigación durante los últimos años. Ahora ese trabajo está a punto de dar sus frutos.
¿Por qué pasar por todos estos problemas? Veamos los beneficios que las baterías de estado sólido prometen sobre las tradicionales.
Seguridad
Las baterías almacenan grandes cantidades de energía y siempre existe el peligro de que esta energía se libere de manera incontrolada . Cuando eso sucede, puede significar incendios, explosiones y otros resultados no deseados. Las baterías de estado sólido, suponiendo que se resuelva el problema de las dendritas, prometen ser más seguras y estables. Por un lado, no son inflamables, por lo que los incendios de baterías deberían ser cosa del pasado.
Esto no solo es importante para vehículos eléctricos como automóviles y drones, sino también para dispositivos electrónicos personales como teléfonos inteligentes y computadoras portátiles. Muchas personas se lesionan cada año por incendios de baterías en sus dispositivos electrónicos. ¡Casas enteras se han quemado hasta los cimientos!
Velocidad de recarga
Las baterías de litio modernas pueden cargar a velocidades impresionantes, pero aún tardan mucho en llenarse arriba. Existe un límite en la cantidad de energía que puede verter en una batería de iones de litio tradicional antes de que todo se eche a perder. Las baterías de estado sólido prometen cargar hasta seis veces más rápido que las baterías que usamos actualmente. Eso significa cargar su teléfono de vacío a lleno en cinco minutos o cargar un coche eléctrico al 80% en 15.
Capacidad y tamaño de energía
Las baterías de iones de litio tienen actualmente la densidad de energía más alta de cualquier tipo de batería vendido al público. Sin embargo, sigue siendo muchas veces menos denso que la gasolina. Si bien las baterías de estado sólido no hacen que las baterías estén a la par con el gas, promete más del doble de la densidad de energía por volumen.
En otras palabras, si cambiaras la batería de tu teléfono usando un modelo de estado sólido, teóricamente podría funcionar el doble de tiempo sin aumentar de tamaño. Este es otro gran punto de venta para los vehículos eléctricos, que no son tan populares como podrían ser, gracias a la ansiedad por la autonomía.
Vida útil y durabilidad
La mayoría de las baterías de iones de litio actuales comienzan degradarse después de unos 500 ciclos completos de carga y descarga. Después de ese punto, el la batería comienza a perder su capacidad hasta que apenas puede contener una carga. En los teléfonos inteligentes, que ahora tienden a tener baterías selladas, esto pone un límite estricto a la vida útil del dispositivo. Las baterías de estado sólido prometen aumentar considerablemente ese límite. Hasta cinco veces.
Por lo tanto, cuando la batería de un teléfono de uso diario típico podría comenzar a degradarse después de dos o tres años, una batería de estado sólido permanecería a su capacidad nominal hasta quince años. En los automóviles eléctricos, donde el reemplazo de las baterías es extremadamente costoso, eso podría tener un efecto dramático en el costo de propiedad de esta clase de vehículos.
Debilidades de la batería de estado sólido
Si todo esto suena demasiado bueno para ser verdad, hay algunas advertencias sobre la tecnología. Algunos de estos aún deben resolverse antes de que se logre la adopción generalizada de la tecnología de baterías de estado sólido.
¿Cuándo se pueden comprar baterías de estado sólido?
Hay algunas empresas como Poder sólido y QuantumScape, que afirman estar en la cúspide de las aplicaciones comerciales de baterías de estado sólido.
Toyota planea tener a la venta vehículos eléctricos de batería de estado sólido a partir del 2021. Tanto Solid Power como QuantumScape tienen como objetivo un lanzamiento de baterías para vehículos en 2022 y 2024 respectivamente. Esto significa que en los próximos años podríamos estar en el comienzo de una revolución de la batería.
Eso es incluso antes de que entremos en las posibilidades que surgen del uso del grafeno. Este maravilloso material promete baterías aún mejores, ya sea que contengan electrolitos líquidos o sólidos. Lograr que el grafeno juegue a la pelota ha eludido a los científicos e ingenieros durante más tiempo de lo esperado, pero ya puedes comprar un powerbank híbrido de grafeno ahora mismo. Realmente, el futuro está aquí.