En el sector de los vehículos eléctricos muchos expertos en almacenamiento de energía vaticinan que las baterías de estado sólido sustituirán a las actuales baterías de ion-litio

Una batería de estado sólido es un tipo de batería en la que los componentes activos, como los electrodos y el electrolito, están en estado sólido en lugar de líquido o gel. En las baterías convencionales, el electrolito es generalmente un líquido que facilita el movimiento de iones entre los electrodos durante la carga y la descarga. En cambio, en las baterías de estado sólido, el electrolito es un material sólido.

El litio es el elemento más comúnmente empleado en los ánodos de este tipo de baterías, tipos de ánodos:

1. Litio metálico
2. Aleaciones de litio
3. Sulfuros de litio
4. Óxidos de titanio
5. Óxido de vanadio

Figura 1: Batería de ion-litio vs batería de litio de estado sólido

Estas baterías presentarán varias ventajas potenciales sobre las baterías tradicionales de ion de litio:

• Seguridad mejorada: Los electrolitos sólidos pueden ser menos propensos a fugas y a la ignición, lo que podría hacer que las baterías de estado sólido sean más seguras.
• Mayor densidad de energía: Lo que significa que podrían almacenar más energía en el mismo espacio, permitiendo dispositivos más pequeños y ligeros.
• Mayor vida útil: Podrían tener una vida útil más larga en comparación con las baterías tradicionales, ya que los materiales sólidos son menos propensos a degradarse con el tiempo.
• Carga más rápida: La falta de líquido en el electrolito podría permitir una carga más rápida, ya que no hay limitaciones impuestas por la difusión del líquido.

Figura 2: Celdas de baterías de estado sólido

Aclarar que las baterías de estado sólido aún se encuentran en las etapas de investigación y desarrollo. Existen desafíos tecnológicos y económicos que deben superarse antes de que se conviertan en una opción viable a gran escala en diversas aplicaciones. La firma BMW quiere poner a más tardar en el 2025 un prototipo que emplee baterías de estado sólido, fruto de su colaboración con la empresa Solid Power.

Entre los desafíos que aún hay que salvar están:

1. Problemas de fabricación a gran escala: La producción a gran escala presenta desafíos en términos de procesos de fabricación, costos y eficiencia.
2. Problemas de rendimiento a bajas temperaturas: Algunas baterías de estado sólido pueden experimentar una disminución en el rendimiento a temperaturas más bajas.
3. Interfaz electrolito-electrodo: La formación de dendritas y otros problemas en la interfaz puede afectar la seguridad y la durabilidad.
4. Conductividad iónica: Los electrolitos sólidos a menudo tienen una conductividad iónica más baja en comparación con los electrolitos líquidos. Mejorar la conductividad iónica de los electrolitos sólidos es fundamental para lograr un rendimiento eficiente.
5. Ciclos de carga y descarga: La capacidad de las baterías de estado sólido para soportar ciclos repetidos de carga y descarga a lo largo del tiempo es un desafío crítico. La degradación de los materiales y la formación de grietas pueden afectar la vida útil de la batería.
6. Costos de producción: En la actualidad, las tecnologías de baterías de estado sólido suelen ser más costosas de producir en comparación con las baterías tradicionales de ion de litio. Reducir los costos de producción es esencial para hacer que estas baterías sean competitivas en el mercado.