Baterías de estado sólido, la esperanza de la movilidad eléctrica

La revolución de los vehículos eléctricos ha traído consigo un constante desarrollo de tecnologías en busca de la mejora en su rendimiento y autonomía. En este contexto, las baterías de estado sólido se presentan como una de las grandes promesas para el futuro de la movilidad eléctrica. Pero, ¿qué las hace tan especiales?

En este artículo vamos a descubrir qué son las baterías de estado sólido, sus beneficios y, lo más importante, cuándo llegarán al mercado. 

¿Qué son las baterías de estado sólido?

En primer lugar, tenemos que tener claro qué son las baterías de estado sólido. La batería de estado sólido es un paso más de la batería de iones de litio que utilizan prácticamente todos los coches eléctricos que circulan a día de hoy.

Como ya sabéis, una  batería de iones de litio está formada por numerosas celdas. El interior de éstas está lleno de pilas compuestas por un cátodo y un ánodo que están en un electrolito líquido. La parte negativa de este tipo de baterías, es que tienen una vida útil que se va degradando con el paso del tiempo y esto se debe a que el líquido del interior se solidifica poco a poco. Esta degradación supondrá, a la larga, una pérdida de eficiencia.

Es aquí cuando llegan las baterías de estado sólido, que están formadas también por unas celdas en cuyo interior hay ánodos y cátodos, sólo que el electrolito es sólido (cristal de sodio). Esto permite evitar la formación de dendritas, que son las causantes de la degradación de la batería.

¿Cómo funcionan las baterías de estado sólido?

Para comprender mejor cómo funcionan las baterías de estado sólido, podemos ver que están formadas por:

• Ánodo y cátodo: Al igual que en las baterías de iones de litio, encontramos un ánodo y un cátodo, que son los electrodos por donde fluyen los iones de litio.
  
  
• Electrolito sólido: La gran diferencia reside en el electrolito, que en este caso es un material sólido que permite el movimiento de los iones de litio entre el ánodo y el cátodo durante la carga y descarga de la batería.
  
  

¿Qué es un electrolito?

También es importante que tengamos claro qué son los electrolitos ya que son la clave para que las baterías de los coches eléctricos funcionen. Actúan como un puente conductor entre el ánodo (polo positivo) y el cátodo (polo negativo) de la batería, permitiendo el flujo de iones de litio durante los procesos de carga y descarga.

¿Qué hacen los electrolitos?

• Conducen iones: Los electrolitos son sustancias que contienen iones libres, es decir, átomos o moléculas cargadas eléctricamente. Estos iones pueden moverse libremente a través del electrolito, transportando la carga eléctrica entre los electrodos.
  
  
• Facilitan la reacción química: Durante la carga, los iones de litio se mueven del cátodo al ánodo, y durante la descarga, se mueven en sentido contrario. El electrolito proporciona el medio necesario para que esta reacción química se produzca de manera eficiente.
  
  
• Almacenan energía: La energía eléctrica se almacena en la batería en forma de energía química. Los electrolitos juegan un papel crucial en este proceso de conversión de energía.

Tipos de electrolitos

• Electrolitos líquidos: Son los más comunes y están compuestos por sales de litio disueltas en un solvente orgánico. Ofrecen una alta conductividad iónica, pero presentan algunos inconvenientes como la volatilidad y la inflamabilidad.
  
  
• Electrolitos poliméricos: Son sólidos elásticos que contienen sales de litio. Ofrecen mayor seguridad y estabilidad térmica, pero su conductividad iónica suele ser menor que la de los electrolitos líquidos.
  
  
• Electrolitos cerámicos: Son sólidos inorgánicos con alta estabilidad térmica y química. Se utilizan en baterías de estado sólido, que prometen mayor densidad energética y seguridad.

Importancia de los electrolitos

La elección del electrolito adecuado es fundamental para determinar el rendimiento, la seguridad y la vida útil de una batería. Un buen electrolito debe:

• Tener alta conductividad iónica: Para permitir un flujo rápido de iones y una alta potencia de carga y descarga.
  
  
• Ser estable químicamente: Para evitar reacciones secundarias que puedan dañar la batería.
  
  
• Tener una ventana electroquímica amplia: Para permitir un mayor voltaje de funcionamiento.
  
  
• Ser seguro: Para evitar riesgos de incendio o explosión.

En resumen, los electrolitos son componentes esenciales de las baterías de los coches eléctricos. Su función es permitir el flujo de iones de litio entre los electrodos, lo que hace posible almacenar y liberar energía eléctrica.

¿Qué son las dendritas?

Este es otro de los elementos que debemos tener claro qué es si hablamos de baterías de coches eléctricos.Imagina un árbol con raíces que crecen de manera descontrolada. En una batería, las dendritas son como pequeñas ramificaciones de metal que se forman en el ánodo (el electrodo negativo) durante la carga. Estas ramificaciones pueden crecer hasta llegar al cátodo (el electrodo positivo), provocando un cortocircuito interno.

¿Cómo se forman las dendritas?

Las dendritas se forman debido a un proceso electroquímico que ocurre durante la carga rápida o repetida de la batería. Los iones de litio, que son los responsables de almacenar la energía, se depositan de forma irregular en el ánodo, formando estas estructuras ramificadas.

¿Por qué son un problema las dendritas?

• Cortocircuito: Como mencionamos antes, las dendritas pueden provocar un cortocircuito interno en la batería, lo que puede generar calor excesivo, incendios e incluso explosiones.
  
  
• Pérdida de capacidad: La formación de dendritas reduce la capacidad de la batería, lo que significa que el vehículo eléctrico tendrá una autonomía menor con cada carga.
  
  
• Reducción de la vida útil: Las dendritas aceleran el proceso de degradación de la batería, reduciendo significativamente su vida útil.

Beneficios de las baterías de estado sólido

Las baterías de estado sólido ofrecen una serie de ventajas significativas frente a las baterías de iones de litio tradicionales:

• Mayor densidad energética: Las baterías de estado sólido pueden almacenar más energía en un mismo espacio, lo que se traduce en una mayor autonomía para los vehículos eléctricos.
  
  
• Mayor seguridad: Al eliminar el electrolito líquido, se reduce el riesgo de incendios y explosiones, lo que aumenta la seguridad de las baterías.
  
  
• Ciclos de vida más largos: Las baterías de estado sólido pueden soportar un mayor número de ciclos de carga y descarga antes de degradarse, lo que prolonga su vida útil.
  
  
• Carga más rápida: La conductividad del electrolito sólido permite una carga más rápida de la batería, reduciendo los tiempos de espera para los conductores.
  
  
• Mayor estabilidad térmica: Las baterías de estado sólido son más estables a altas temperaturas, lo que mejora su rendimiento en condiciones extremas.

La gran desventaja de este tipo de baterías es que su producción es cara. Sin duda, un punto negativo para que los fabricantes de coches apuesten por las baterías de estado sólido.

¿Cuándo llegarán al mercado las baterías de estado sólido?

Y llegamos a la pregunta del millón, ¿cuándo llegarán las baterías de estado sólido al mercado? Aunque el potencial de las baterías de estado sólido es enorme, su comercialización a gran escala aún se enfrenta a varios desafíos:

• Costes de producción: La fabricación de baterías de estado sólido es actualmente más costosa que la de las baterías de iones de litio.
  
  
• Escalado de producción: Los fabricantes aún trabajan en desarrollar procesos de producción a gran escala que sean eficientes y rentables.
  
  
• Densidad energética real: Si bien se espera que las baterías de estado sólido ofrezcan una mayor densidad energética, los resultados reales aún están por verse.

A pesar de estos desafíos, se espera que las baterías de estado sólido comiencen a integrarse en vehículos eléctricos de producción a gran escala en los próximos años. Algunos fabricantes ya han anunciado prototipos de vehículos con baterías de estado sólido, lo que indica que la tecnología está avanzando rápidamente.

IM L6 el primer coche eléctrico con batería en estado sólido

IM Motors ha sido la marca puntera en crear el primer vehículo con una batería en estado sólido, el IM L6. La marca china, que pertenece al grupo SAIC acaba de lanzar esta berlina que promete revolucionar el mercado. Este coche 100% eléctrico destaca por sus líneas elegantes y futuristas, pero la batería es, sin duda alguna, el aspecto diferencial.

Esta batería en estado sólido tiene una capacidad de 130 kWh con la que el IM L6 promete una autonomía de 1.000 km. Los datos se han obtenido mediante el sistema de homologación CLTC utilizado en China, algo menos estricto que el WLTP empleado en Europa, así que el kilometraje podría ser algo menor. 

¿Qué implica esto para el renting de vehículos eléctricos?

La llegada de las baterías de estado sólido revolucionará el mercado del renting de vehículos eléctricos. Esto se debe a que los clientes podrán disfrutar de vehículos con mayor autonomía, tiempos de carga más rápidos y una mayor vida útil de las baterías y esto hará que todos aquellos que todavía no están convencidos al 100%, apuesten por la movilidad eléctrica. 

En conclusión, las baterías de estado sólido representan un salto cualitativo en la tecnología de las baterías para vehículos eléctricos. Sus múltiples ventajas las convierten en la gran esperanza para el futuro de la movilidad eléctrica, ofreciendo vehículos con mayor autonomía, más seguros y con una vida útil más larga. Aunque aún quedan desafíos por superar, el potencial de esta tecnología es innegable y su llegada al mercado marcará un antes y un después en el sector.

Recuerda que en EV-Renting somos especialistas en movilidad sostenible. En nuestro catálogo podrás encontrar los modelos 100% eléctricos que mejor se adapten a las necesidades de tu empresa. Si quieres electrificar la flota de vehículos de tu empresa y necesitas más información no dudes en contactar con nuestro equipo.