Baterías de estado sólido: el futuro de los coches eléctricos

Las baterías de estado sólido se presentan como una de las opciones más viables para conseguir abaratar los coches eléctricos en el futuro.
Seguridad, mayor densidad energética y velocidad de recarga son algunas de sus principales credenciales.
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Uno de los principales objetivos de las marcas para incrementar sus ventas de coches eléctricos es conseguir autonomías superiores gracias a baterías más económicas y con mayor densidad energética. En este sentido, las baterías de esta sólido suponen una de las opciones más prometedoras. Ya son muchas las marcas que investigan y desarrollan esta tecnología y no pasará mucho tiempo antes de que veamos eléctricos que equipen este tipo de baterías.

En concreto, las baterías de estado sólido se caracterizan por reemplazar los electrolitos líquidos por un material cerámico que hace posible la conducción de electricidad. De este modo, se reduce el peso, se aceleran los tiempos de carga y se aumenta la capacidad de almacenamiento energético. Además, se utiliza una cantidad singnificativamente menor de materiales.

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¿Qué diferencias existen entre las baterías de estado sólido y las de iones de litio?

En esencia, las baterías de estado sólido son una evolución de las baterías de iones de litio, ya que también emplean este material en su composición. Sin embargo, presentan importantes diferencias en su diseño y funcionamiento.

En las celdas de las baterías de iones de litio tradicionales, se utiliza un separador físico junto con un electrolito líquido. Esta combinación puede propiciar la formación de dendritas, pequeños filamentos metálicos que surgen con los ciclos de carga y descarga y que pueden ocasionar cortocircuitos. El uso de un electrolito líquido requiere, por tanto, la incorporación de un separador para evitar estos problemas.

Por su parte, las baterías de estado sólido evitan el uso de una separador adicional, ya que el propio electrolito sólido hace las veces de un separador natural. Este electrolito se compone generalmente de materiales cerámicos que sustituyen a los líquidos, ofreciendo un peso más ligero y tiempos de carga más rápidos.

Sin duda, una de las ventajas más importantes de este tipo de baterías es que su producción en masa favorecerá la reducción de costes. Según un informe de BloombergNEF, las baterías de estado sólido podrían llegar a ser un 40% más económicas que las baterías actuales de litio. Definitivamente, esto podría dar lugar a una nueva generación de coches eléctricos más baratos.

¿Por qué estas baterías son más seguras?

A diferencia de las baterías de estado sólido, en las celdas de las baterías de iones de litio, que emplean un separador físico y electrolito líquido, se propicia la aparición de dentritas, que son filamentos metálicos que se producen a medida que se van realizando ciclos de carga y descarga. Estas pueden favorecer la creación de cortocircuitos, por lo que las baterías de estado sólido se consideran más seguras en este aspecto.

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Impacto de las baterías de estado sólido en la sostenibilidad

Es importante señalar que, aunque las baterías de estado sólido requieren hasta un 35% más de litio en comparación con las baterías de iones de litio actuales, utilizan significativamente menos grafito y cobalto. Por ejemplo, una batería típica de un vehículo eléctrico de 60 kWh contendría aproximadamente 55 kilogramos de grafito y 9 kilogramos de litio. Aunque la composición del cátodo puede variar, incluyendo cambios en la proporción de cobalto y níquel, el grafito sigue siendo insustituible en el ánodo.

Por otra parte, el impacto climático de las baterías de estado sólido puede reducirse hasta en un 39% frente a las baterías de litio convencionales, siempre que las materias primas se obtengan de manera sostenible. Esto se puede lograr haciendo uso de nuevos métodos de extracción como la obtención de litio a partir de pozos geotérmicos, lo que tiene un impacto ambiental mucho menos que las técnicas convencionales de minería.

Por ello, la combinación de un menor uso de materiales críticos como el cobalto y el grafito, junto con prácticas mineras más responsables, refuerza la sostenibilidad y el atractivo de las baterías de estado sólido en el sector de los coches eléctricos.

Las marcas que lideran el desarrollo de baterías de estado sólido

Una de las marcas que reconoció rápidamente el potencial de las baterías de estado sólido fue Nissan. La marca nipona presentó un prototipo de instalación de producción de este tipo de baterías en 2022 con el objetivo de equiparar el coste de sus eléctricos con los vehículos de gasolina. El objetivo de la compañía es lograr un coste de 75 dólares por cada kWh en 2028 y, a partir de ahí, rebajar el precio a 65 dólares por kWh.

Por su lado, Mercedes-Benz mantiene una cooperación tecnológica con ProLogium de cara a tratar de incorporar este tipo de baterías a sus vehículos a lo largo de esta década.

También Nio, uno de los referentes en el mercado chino, ha probado una batería semisólida con la que ha logrado autonomías de 1.000 kilómetros con una sola carga. La idea del fabricante asiático es producirla en serie e integrarla en sus modelos más prestacionales.

Otro de los actores de esta competición son Hyundai y Kia, pero prefieren hacer las cosas despacio. Ambas firmas ya han confirmado que, hasta por lo menos 2030, ninguno de sus modelos contará con esta tecnología.

Por último, el Grupo Volkswagen ha realizado una gran inversión de 300 millones de euros en QuantumScape, una startup que trabaja en una batería capaz de cargarse hasta el 80% en 15 minutos. Otro punto fuerte es que, tras 800 ciclos de carga, la batería ha mantenido el 80% de su capacidad original.

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Javier López de Benito

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Licenciado en Periodismo por la Universidad Complutense de Madrid. Cuento con más de 7 años de experiencia en el ámbito de los coches eléctricos. Con gran interés por la movilidad sostenible y la tecnología, me especializo en el ánalisis de tendencias y novedades en el sector, particulamente en los desarrollos procedentes de China, un mercado clave para el futuro de la automoción.