Híbridos y Eléctricos

NUEVA INVESTIGACIÓN

Desmontando un mito: las baterías sólidas no son siempre más seguras que las convencionales

Una investigación del Laboratorio Nacional Sandia del DOE de Estados Unidos pone en duda que las baterías de electrolito sólido sean siempre más seguras que las convencionales, en las que este componente es líquido: esta afirmación no siempre es así.

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En los últimos años, las baterías de electrolito sólido se han convertido en una de las tecnologías que han sido objeto de una intensa investigación. Con ellas es posible alcanzar densidades de energía y potencia mucho más altas que las que se obtienen de baterías de iones de litio convencionales con electrolito líquido, con el beneficio adicional de ser mucho más seguras, ya que se evita todo riesgo de incendio. Sin embargo, esta última afirmación parece quedarse en entredicho tras la última investigación del Laboratorio Nacional Sandia del DOE de Estados Unidos, que afirma que esto no es así en todos los casos.

En una batería de litio, los dos electrodos y el separador que evita que se toquen están sumergidos en un electrolito líquido o de gel que facilita el desplazamiento de los iones. El funcionamiento de estas baterías es muy dependiente de la temperatura y en muchas situaciones su composición química las hace peligrosamente susceptibles a la combustión. El electrolito líquido es precisamente la parte de la batería que las hace más peligrosas ya que al hincharse debido a los cambios de temperatura puede provocar un cortocircuito cuando los electrodos se tocan, lo que puede llegar a un causar un incendio.

Hasta ahora, siempre se ha afirmado que las baterías que utilizan materiales sólidos para el electrolito no son tan susceptibles a los cambios térmicos. Su estructura mejora la estabilidad y la seguridad manteniendo su forma incluso si se daña el electrolito, lo que las hace menos propensas a sufrir un cortocircuito. Un estudio dirigido por el Laboratorio Nacional Sandia del Departamento de Energía (DOE) de Estados Unidos, publicado en la revista científica Joule, afirma que esto no siempre es así.

El electrolito sólido puede fallar en ciertas circunstancias. Una de ellas es cuando la batería se aplasta, se perfora o cuando la presión acumulada provoca una reacción entre el oxígeno interno y el litio, según se indica en el estudio. Cuando falla, el cortocircuito resultante puede provocar un aumento de la temperatura similar al que se produce cuando falla una batería de iones de litio convencional, provocando un incendio en los materiales circundantes.

Ford today announced an additional equity investment in Solid Power for further development of solid-state vehicle battery technology, aiming to deliver longer range, lower cost and safer electric vehicles for customers.
Las baterías de electrolito sólido pueden fallar cuando se aplastan, se perforan o cuando la presión acumulada provoca una reacción entre el oxígeno interno y el litio.

El estudio señala que cualquier batería que contenga litio es vulnerable a la formación de picos en forma de dendrita capaces de cortocircuitar una batería, pero según asegura Alex Bates, director del estudio, en una entrevista con ScienceDaily, las de estado sólido tienen potencial para ser más seguras y más densas energéticamente que las de iones de litio convencionales. Añade que, en estas, agregar una pequeña cantidad de electrolito líquido podría "aumentar en gran medida el rendimiento y solo tener un pequeño impacto en la seguridad".

El futuro cercano de una tecnología que todos quieren

Muchos son los fabricantes que están impulsando el desarrollo de esta tecnología de baterías que prometen convertirse en una revolución en cuanto a su rendimiento en los vehículos eléctricos y en cuanto a la reducción de costes de producción. Podrían ser, por lo tanto, el punto de inflexión para popularizar de manera radical la movilidad eléctrica. Los diferentes programas de investigación indican fechas dispares para su llegada al mercado de manera masiva.

Mercedes-Benz apuesta por el desarrollo de baterías sólidas con su inversión en Factorial Energy y Prologium, para producir y probar los primeros prototipos el año que viene e implementarlos en una flota de vehículos durante los próximos cinco años. Toyota estima que en dos o tres años estará en disposición de poder incorporarlas en sus primeros modelos. Sin embargo, el fabricante chino CATL ha advertido a sus inversores que las baterías de estado sólido avanzadas no estarán disponibles comercialmente hasta 2035. Nissan será la encargada de desarrollar la tecnología que será empleada en la alianza que le une a Renault y Mitsubishi y considera que puede tener la tecnología desarrollada para el año 2028. Volkswagen asegura que su inversión en QuantumScape dará como resultado baterías de estado sólido para vehículos eléctricos de producción. Sus Las celdas de 10 capas darán paso al desarrollo de las que, en 2023, se implementarán en los primeros vehículos eléctricos. Ford y BMW han invertido en la startup Solid Power que a su vez se ha asociado con SK Innovation para la fabricación de estas baterías.

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