Un paso muy importante para el desarrollo de las baterías de estado sólido

En el panorama de la movilidad eléctrica hay dos cuestiones que siguen siendo los principales motivos por los que lo eléctrico no termina de arrancar. En las baterías de iones de litio, la limitación y el rango de las baterías y la degradación son los principales inconvenientes. La solución por la que muchos ya están apostando son las baterías de estado sólido. La carrera a contrarreloj por traer más y mejores baterías es un hecho ante la prohibición de los vehículos de combustión. No paramos de ver motos y scooter eléctricos que llegan, pero las cifras de ventas no despegan. Pues parece que un equipo de investigadores ha dado con la clave para fabricar baterías que no pierdan capacidad después de cientos de ciclos de carga con las de estado sólido.

El problema actual de las baterías es bien conocido, y uno de los argumentos principales en contra de las motos (y coches) eléctricos es la degradación de las baterías de iones de litio. Es un proceso difícil de monitorizar y comprobar, pero que sucede por algunos motivos como la temperatura, los ciclos de carga y descarga y el tiempo. La alternativa a las baterías de iones de litio la encontramos en las de estado sólido. Se las conoce como el ‘Santo Grial’ de los vehículos eléctricos ya que pueden superar las limitaciones técnicas de las de iones de litio. También tienen desventajas, pero unos investigadores japoneses y australianos han dado un paso muy importante y claman haber dado con la clave para paliar esas desventajas.

Pero primero hay que entender cómo funcionan unas y otras. Hay muchos factores y motivos por los que se degradan las baterías de iones de litio. Constantes cargas y descargas, temperaturas extremas, la carga rápida, gestión térmica, pero principalmente, los ciclos de uso reducen la vida útil porque el litio líquido se va solidificando. Esa reacción química va mermando el separador entre el ánodo y el cátodo y crea las dendritas o cavidades. Estas reducen la capacidad de la batería, provocan sobrecalentamiento o incluso explosiones.

Por otra parte, comercializarlas es muy difícil por estos contras. Las baterías de estado sólido utilizan electrodos sólidos en lugar de líquidos, y estos tienen poca durabilidad por los repetidos cambios en su estructura cristalina. También se enfrentan al problema de que, ante las constantes cargas, provocan daños irreversibles entre los electrodos y el electrolito, y las hace inservibles para uso comercial. Para funcionar bien necesitan altas temperaturas, y por el momento, fabricarlas a gran escala parece bastante difícil.

A favor, ofrecen más autonomía, menor tiempo de recarga y mayor seguridad, pudiendo alcanzar hasta tres veces más energía y pueden recargarse en menos de una hora. Otro de los puntos fuertes es la reducción de los costes: más asequibles para los compradores y más rentables para los fabricantes. El paso adelante viene desde las universidades de Nueva Gales del Sur (Australia) y Yokohama (Japón). Han creado una alternativa viable que, aun degradando la batería, aguanta más tiempo que una batería de iones de litio. Reclaman que es la próxima generación de baterías para vehículos eléctricos.

Los investigadores han desarrollado un nuevo material de electrodo positivo compuesto por un sistema binario de titanio de litio y dióxido de litio y vanadio. Básicamente, al molerlo a un tamaño de una partícula de nanómetro, hace que el volumen no cambie durante la carga y descarga de la batería, por lo que la batería se mantiene inalterable durante muchos ciclos. El cátodo se ha probado en una celda de estado sólido con un electrolito sólido y un electrodo negativo. Lograron mantener la capacidad de la batería de 300 mAh/g, sin degradarse ni perder capacidad a lo largo de 400 ciclos de carga y descarga.

Los datos son esperanzadores. Con anterioridad, ya vimos otro precedente: el de Gogoro y sus baterías de intercambio con tecnología de estado sólido. La empresa taiwanesa, aliada con Yamaha que ya vende allí sus scooter eléctricos, es una de las referencias en baterías intercambiables y quiere ser la primera en traerlo a las motos. Cuando mostraron el prototipo de la pila, los datos eran bastante prometedores, cambiando el electrolito líquido por uno sólido como el óxido de aluminio y silicio (cerámica). La desarrollaron junto con ProLogium, y los taiwaneses decían que mejoraba entre un 100 % y un 140 % la capacidad, pasando de los 1,7 kWh actuales a los 2,5 kWh. Además de intercambiable, tiene mayor durabilidad, más ciclos de carga, más densidad energética y mayor velocidad de carga.