Avance de Toyota: ¿Qué son las baterías de estado sólido y por qué las necesitamos?

Toyota dice que ha logrado un gran avance que permitirá que las baterías de estado sólido “revolucionarias” entren en producción para 2028. Estos dispositivos serán más livianos y potentes que las baterías actuales, lo que brindará a los autos eléctricos una autonomía de 1200 kilómetros con un tiempo de carga. de apenas 10 minutos. ¿Pero deberíamos depositar nuestras esperanzas en ellos?

¿Qué son las baterías de estado sólido?

Las baterías de iones de litio de las que dependemos en nuestros teléfonos, computadoras portátiles y automóviles eléctricos tienen un electrolito líquido, a través del cual los iones fluyen en una dirección para cargar la batería y en la otra cuando se está agotando. Las baterías de estado sólido, como su nombre indica, sustituyen este líquido por un material sólido.

Una batería de iones de litio suele tener un electrodo de grafito, un electrodo de óxido metálico y un electrolito de sal de litio disuelto en algún tipo de disolvente. En las baterías de estado sólido, es posible encontrar uno entre una gran cantidad de materiales prometedores que reemplazan al litio, incluidas las cerámicas y los sulfuros.

¿Por qué es útil deshacerse de un electrolito líquido?

Aunque algunos prototipos de baterías de estado sólido todavía lo utilizan, una gran ventaja de eliminar el litio es que es escaso y perjudicial para el medio ambiente para la mina. Es probable que la escasez empeore a medida que el mundo se aleje de los combustibles fósiles y utilice más electricidad renovable almacenada en baterías.

Las baterías de estado sólido también presentan ventajas técnicas, logísticas y económicas. Quitar el electrolito líquido hace que las baterías menos susceptible a los incendios, Por ejemplo. Y mientras que las baterías de litio convencionales se cargan rápidamente hasta el 80 por ciento de su capacidad, desde allí se cargan lentamente hasta el 100 por ciento. Las baterías de estado sólido se pueden cargar completamente más rápidamente.

Sin embargo, lo más importante es que los electrolitos sólidos son menos densos, por lo que una batería de estado sólido puede ser más pequeña y liviana que su competidora de iones de litio. Esto, a su vez, podría hacer que los coches eléctricos sean más pequeños y ligeros, o darles una mayor autonomía con el mismo tamaño y peso. La mayor densidad energética y el menor peso podrían incluso hacer de los aviones eléctricos una propuesta viable.

¿A qué distancia están?

Las baterías de estado sólido no son nada nuevo: los electrolitos sólidos fueron creados en el siglo XIX por Michael Faraday, y actualmente se utilizan en implantes médicos. Pero ha sido difícil encontrar una técnica para fabricarlos a bajo precio.

Los beneficios obvios han hecho que las empresas automotrices inviertan dinero en investigación. Ford y BMW han invertido en una empresa llamada Solid Power que anteriormente había dicho que fabricaría suficientes celdas para 800.000 coches al año en 2028mientras que Mercedes-Benz ha invertido dinero en otra empresa llamada Energía factorial.

Las afirmaciones de Toyota vienen después firmando un acuerdo a principios de este mes con la compañía petrolera japonesa Idemitsu Kosan, que dice que ha estado trabajando en un electrolito sólido de sulfuro. Las empresas esperan comenzar a fabricar una batería de estado sólido para automóviles en 2027 o 2028, y la producción aumentará en una fecha posterior.

Es menos probable que los resultados de la industria se publiquen de manera transparente debido a la rivalidad industrial, pero el mundo académico también ha tenido una buena cantidad de éxito. A principios de este año, un equipo de la Academia China de Ciencias en Beijing logró recargar una batería de litio-azufre de estado sólido 1400 vecesdemostrando que este tipo de dispositivos pueden tener una larga vida útil.

La NASA también ha desarrollado una batería hecha de celdas sólidas apiladas de azufre y selenio, que según dice puede reducir el peso de la batería hasta en un 40 por ciento y al mismo tiempo triplicar la densidad de energía.

Pero estas audaces afirmaciones aún no se han traducido en productos del mundo real. Por ahora, el anuncio de Toyota la coloca en una lista cada vez mayor de empresas que apuestan por la tecnología de baterías de estado sólido. El tiempo dirá qué empresa llegará primero y qué impulso pueden ofrecer los nuevos diseños de baterías.