Qué es una batería de estado sólido y qué cambia para ti

Este tipo de batería sustituye el electrolito líquido utilizado en las convencionales por un material sólido. El cambio permite alcanzar una mayor densidad energética, reducir los tiempos de carga y mejorar la seguridad frente a las alternativas actuales.

La mayor densidad energética permite almacenar más energía sin aumentar proporcionalmente el peso o el tamaño de la batería. Esto puede traducirse en carros con mayor autonomía o capaces de recorrer distancias similares utilizando paquetes más pequeños y ligeros.

La seguridad también representa una de sus ventajas potenciales. El uso de un electrolito sólido puede reducir algunos riesgos asociados al sobrecalentamiento y los incendios al prescindir de determinados líquidos inflamables presentes en las baterías de iones de litio convencionales.

Sin embargo, cambiar un líquido por un sólido no resuelve automáticamente todos los problemas. Los materiales internos necesitan mantener un contacto adecuado para permitir el movimiento de los iones, uno de los desafíos que dificultan pasar del laboratorio a una producción a gran escala.

Así se comparan ambas opciones:

Cuándo llegarán a los carros eléctricos

CATL (Contemporary Amperex Technology Co. Limited), uno de los mayores fabricantes de baterías para vehículos eléctricos del mundo, ha moderado las expectativas sobre una llegada inmediata. Robin Zeng, director ejecutivo del grupo, explicó en una entrevista con la revista económica china Caijing que quedan varios desafíos científicos y técnicos antes de alcanzar una comercialización a gran escala.

El desarrollo se encuentra en el nivel 4 de una escala de madurez tecnológica (TRL) de nueve niveles. La clasificación permite medir qué tan avanzado está un proyecto y muestra que aún queda un recorrido considerable antes de trasladarlo a productos capaces de fabricarse masivamente.

El objetivo es producir una primera serie reducida en 2027, pero eso no significa que para entonces estará disponible de forma generalizada en los concesionarios. Las primeras aplicaciones pueden aparecer en cantidades limitadas y concentradas en vehículos de mayor precio.

Sobre 2030, Zeng evita plantearlo como una fecha definitiva para su adopción masiva. El avance depende de superar los obstáculos científicos, industriales y económicos necesarios para fabricar el producto en grandes cantidades y venderlo a un precio competitivo.

El precio sigue siendo uno de los principales obstáculos

Las primeras aplicaciones comerciales estarán enfocadas en vehículos de gama alta. Las estimaciones apuntan a carros con precios superiores a 250.000 yuanes, equivalentes a unos 37.000 dólares.

La cifra corresponde al precio del vehículo y no al costo individual de la batería. Una de las razones está en la fabricación: las celdas de estado sólido basadas en sulfuro cuestan actualmente entre tres y cinco veces más que las convencionales de iones de litio.

Reducir esa diferencia será determinante para llegar a carros más económicos. Mientras los costos continúen siendo elevados, los modelos de gama media y de entrada seguirán utilizando principalmente alternativas que ya pueden fabricarse en grandes volúmenes.

El reto tampoco termina cuando una batería funciona en el laboratorio. Para llegar al mercado debe demostrar su viabilidad técnica, poder fabricarse en cantidades suficientes con un suministro estable y alcanzar una relación entre precio y rendimiento que resulte atractiva para los compradores.

La apuesta de CATL por el sulfuro

Una patente publicada en marzo reveló más detalles sobre el camino elegido para el desarrollo. La compañía trabaja con un electrolito sólido basado en sulfuro, uno de los materiales investigados para sustituir los electrolitos líquidos actuales.

El sulfuro ofrece características atractivas para conseguir una alta densidad energética, pero presenta problemas de estabilidad que deben resolverse. Uno de los desafíos consiste en conseguir un contacto adecuado entre los distintos materiales sólidos que forman la celda sin generar problemas durante su fabricación y funcionamiento.

Informes sobre el proyecto señalan que CATL trabaja en una batería de estado sólido basada en sulfuro con una densidad energética de 500 Wh/kg. La cifra permite dimensionar el potencial que persigue la industria, aunque corresponde a una fase de desarrollo y no a unidades producidas a gran escala para carros disponibles en el mercado.

Comprar ahora o esperar

Si planeas comprar un carro eléctrico durante los próximos dos o tres años, esperar exclusivamente por este avance probablemente no sea necesario. El objetivo de comenzar con una producción limitada en 2027 no equivale a una disponibilidad comercial amplia y los costos siguen siendo uno de los principales obstáculos.

La carrera tampoco depende de una sola empresa. China creó la Plataforma de Innovación Colaborativa de Baterías de Estado Sólido (CASIP), una alianza que reúne fabricantes de baterías y automóviles, representantes gubernamentales y miembros del sector académico. Entre sus participantes se encuentran BYD, Nio, CALB, EVE Energy, SVOLT y Gotion High-Tech, entre otros.

El consorcio busca avanzar en investigación, producción y construcción de una cadena de suministro hacia 2030. La participación conjunta de fabricantes que normalmente compiten entre sí muestra la importancia que este desarrollo ha adquirido para la industria china de vehículos eléctricos.

La batería de estado sólido promete cambios importantes en autonomía, peso, tiempos de carga y seguridad. El desafío no consiste únicamente en demostrar que funciona, sino en fabricar millones de unidades con suficiente fiabilidad y a un costo que permita incorporarlas a vehículos de diferentes segmentos.

Los primeros carros pueden comenzar a aparecer de forma limitada durante los próximos años. La adopción masiva dependerá de superar las barreras técnicas, industriales y económicas que persisten. Para quienes buscan un carro eléctrico de gama media o de entrada, 2030 tampoco representa una garantía de que esta opción ya sea habitual.

Imagen: ENTER.CO / Generada con IA (ChatGPT)

El fabricante japonés dice que esta tecnología es más poderosa que la que llevan baterías de iones de litio convencionales. Nikkei, un medio asiático explicó que una de las dificultades de esta energía es extender su vida útil, sin embargo, Toyota dice que ha superado ese desafío y lo que vendría ahora es el desarrollar capacidades de producción en masa.

“Encontramos material de calidad (…) Nos mantendremos al día con el resto del mundo y definitivamente lo pondremos en práctica”, aseguró el director de tecnología, Hiroki Nakajima.

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De acuerdo con el medio, Toyota es líder en baterías de estado sólido, con más de 1000 patentes. Cabe recordar que en 2020 la fabricante probó un prototipo de vehículo eléctrico con una batería de estado sólido.

Si el sueño de la compañía japonesa se materializa, sería un hito en la fabricación de carros eléctricos, ya que el carro sería muy práctico como uno a combustión, pues algunas de las desventajas que tienen los eléctricos es que el  conductor debe tener un lugar donde cargarlo o recorren distancias más cortas.

Hasta ahora Toyota, ha desarrollado un el bZ4X, que tiene un alcance 600 km con una carga de 30 minutos. Otras marcas como Nissan Motor, tienen vehículos que solo recorren 380 km con una carga de 45 minutos. Por su parte el Model Y de Tesla puede cubrir hasta 260 km después de unos 15 minutos de carga.

Cabe mencionar  que Toyota solo vendió alrededor de 20.000 EV (vehículos eléctricos) en todo el mundo en 2022, pero busca expandir las ventas anuales a 1,5 millones de unidades para 2026 y 3,5 millones de EV para 2030.

Imagen: Toyota