Baterías en estado sólido, el siguiente paso en las baterías de coches eléctricos

Baterías en estado sólido, el siguiente paso en las baterías de coches eléctricos
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Las baterías para los coches eléctricos están en constante evolución y el siguiente paso, para las baterías de iones de litio líquido, son las baterías sólidas. Esta fuente de energía tiene una diferencia muy simple: las primeras cuentan con un electrolito líquido y, las segundas, con un conductor sólido.

Pero antes de entrar en especificaciones, hay que saber que una batería convencional está compuesta por un ánodo y un cátodo metálicos (electrodos) bañados en un líquido conductor llamado electrolito. Este electrolito es la solución de sal de litio a través de la que se produce la reacción química en el interior de las celdas que componen una batería.

¿Cómo funcionan estas baterías? Las baterías de iones de litio se componen de dos electrodos de metal inmersos en un líquido conductor (electrolito), formando celdas. La combinación de estas es la que compone la batería. En el caso de las baterías sólidas, este electrolito es un material sólido que cumple la misma función.

baterías
Batería de iones de litio (izquierda) vs batería de estado sólido (derecha).

En las baterías en estado sólido seguimos teniendo un ánodo y un cátodo pero en su caso la reacción química viaja a través de un electrolito que no es líquido, sino sólido. Su principal complicación es que ha de ser un material que permita el paso de partículas ionizadas de un electrodo a otro, y en encontrar el mejor material es donde los investigadores están trabajando.

Cuando la batería está cargada y se pone en marcha el coche, el circuito eléctrico se cierra, lo que activa un reacción química que provoca la circulación de partículas ionizadas de un lado a otro, produciendo energía.

Al utilizar un electrolito sólido se incrementa la densidad energética de las baterías porque sencillamente son más pequeñas. Los electrolitos sólidos necesitan un volumen inferior para separar ánodos y cátodos por lo que a igualdad de volumen pueden encerrar más energía.

Otra de las diferencias entre ambos tipos de batería es su temperatura de funcionamiento. Mientras las baterías de iones de litio tienen un rendimiento óptimo a uno 20ºC, las baterías en estado sólido que utilizan nanocompuestos de polímeros cerámicos para el electrolito trabajan a partir de 80ºC, pero su variación térmica con el uso es muy inferior.

Pero este incremento de temperatura no es más peligroso, al contrario. Las baterías de estado sólido prescinden del electrolito líquido que entre otras propiedades también es inflamable y al que hay que mantener su temperatura a raya. En una batería en estado sólido la gestión térmica es más sencilla al prescindir de separación entre electrodos, líquido inflamable y escudo exterior.

Las ventajas de las baterías de estado sólido con respecto a las de iones de litio son que el electrolito líquido se deteriora (por eso su caída de capacidad con los ciclos de carga) y permite usar materiales como metal alcalino en los ánodos que pueden almacenar más energía o resistir temperaturas muy bajas.

Las baterías en estado sólido ya se están utilizando en autobuses alemanes

Mercedes Benz Ecitaro G Electric Bus 100762724 H

Pese a que todavía no hay previsión para la comercialización de este tipo de baterías en los coches, aunque Toyota estaba trabajando en ello. Pero los primeros vehículos propulsados con baterías sólidas se encuentra en Alemania y no son coches, si no autobuses.

En Wiesbaden, ciudad situada al suroeste del país y a las rodillas del Rin, ya recorren sus calles la primera flota de 40 autobuses con estas baterías.

Se trata de unos autobuses Mercedes-Benz eCitaro que son ofrecidos directamente por la marca alemana y tienen 441 kWh de celdas de estado sólido suministradas por Blue Solutions de Francia.

Los autobuses son consumidores puros de energía y se encuentran en constante movimiento, por lo que, es un buen medio de experimentación e implantación de estas tecnologías como ya se hizo con los autobuses de gas, híbridos y eléctricos con baterías de iones de litio, además de reducir las emisiones contaminantes.

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