Las baterías de estado sólido aguantan más de 1.000 ciclos de carga

En el imparable avance hacia una movilidad sostenible, las baterías de estado sólido se perfilan como la próxima revolución tecnológica en la industria del automóvil. Éstas, a diferencia de sus predecesoras de iones de litio, sustituyen los electrolitos líquidos por materiales sólidos conductores de iones, con lo que promete mayor autonomía, tiempos de carga más cortos y máxima seguridad.

Cada vez son más las empresas que trabajan en el desarrollo de estos elementos. Es el caso de QuantumScape, quien ha alcanzado recientemente un hito importante, confirmado por la empresa de Grupo Volkswagen, PowerCo: su batería de estado sólido ha superado con creces los requisitos en la prueba de la muestra A y ha completado con éxito más de 1.000 ciclos de carga. Para un coche eléctrico con una autonomía WLTP de entre 500 y 600 kilómetros, esto corresponde a un kilometraje total de más de medio millón de kilómetros. Al mismo tiempo, la célula apenas envejeció y aún conservaba el 95% de su capacidad (o retención de energía de descarga) al final de la prueba. Las pruebas, que se prolongaron durante varios meses, se llevaron a cabo en los laboratorios de baterías de PowerCo en Salzgitter.

Frank Blome, consejero delegado de PowerCo dijo que “son resultados muy alentadores que refuerzan el potencial de la batería de estado sólido. El resultado final de este desarrollo podría ser una célula de batería que permita grandes autonomías, que pueda cargarse con gran rapidez y que prácticamente no envejezca. Estamos convencidos de la tecnología de estado sólido y seguimos trabajando a toda velocidad con nuestro socio QuantumScape para producirla en serie”.

En los procedimientos de la robustez se considera el criterio más importante. Los objetivos estándar para esta fase de desarrollo son 700 ciclos de carga y una pérdida máxima de capacidad del 20%. La batería de estado sólido de QuantumScape superó con creces estas especificaciones y también cumplió los requisitos de otros criterios de ensayo, como la capacidad de carga rápida, la seguridad y la autodescarga.

Jagdeep Singh, fundador y consejero delegado de QuantumScape, comentó por su parte que “los resultados de las pruebas de PowerCo, empresa del Grupo Volkswagen, dejan claro que las baterías de litio-metal de estado sólido sin anodización de QuantumScape son capaces de ofrecer un rendimiento excepcional. Aunque nos queda trabajo por hacer para introducir esta tecnología en el mercado, no conocemos ninguna otra batería de litio-metal para automoción que haya demostrado una retención de energía de descarga tan alta en un número de ciclos comparable y en condiciones similares. Estamos encantados de trabajar en estrecha colaboración con el Grupo Volkswagen y PowerCo para industrializar esta tecnología y llevarla al mercado lo antes posible”.

Las baterías de estado sólido eliminan los electrolitos líquidos, empleando materiales sólidos como cerámicas o polímeros conductores para facilitar el flujo de iones entre los electrodos. Esta configuración sólida mejora la seguridad, densidad energética y estabilidad térmica de la batería, compuesta por electrodos (ánodo y cátodo), separador y electrolito sólido.

Autonomía: Comparativamente, un vehículo eléctrico que recorre 400 kilómetros con una batería de iones de litio, podría fácilmente alcanzar los 600-800 kilómetros, e incluso proyectarse hacia los 1.000 kilómetros con una batería de estado sólido. Este aumento elimina la ansiedad por la autonomía y haciendo viables los viajes de larga distancia.

Tiempo de Carga: La capacidad de aceptar corrientes de carga más altas permite tiempos de recarga notablemente reducidos en comparación con las baterías convencionales. Esto podría llevar a recargas que se miden en minutos en lugar de horas, mejorando la comodidad y la practicidad para los conductores. Actualmente un vehículo eléctrico con una batería de iones de litio podría tardar alrededor de 30 minutos en alcanzar el 80% de su carga total en una estación de carga rápida. En contraste, con las baterías de estado sólido, se proyecta que este mismo nivel de carga se logre en aproximadamente 10-15 minutos.

Durabilidad y Fiabilidad: La estabilidad de los materiales sólidos y la ausencia de componentes líquidos prometen una mayor durabilidad y fiabilidad. Se estima que podrían mantener el doble de ciclos de carga-descarga que las actuales baterías de iones de litio, reduciendo costos de mantenimiento y aumentando la vida útil de los vehículos.

Aunque aún existen desafíos de producción y pruebas, se espera que hacia 2025 veamos prototipos y pruebas piloto en vehículos de gama alta. No obstante, se estima que para una adopción generalizada de las baterías de estado sólido en el mercado automovilístico, aún se tardarán entre 5 y 10 años. Hacia la década de 2030 estarán disponibles en modelos de producción a gran escala y a precios accesibles para el consumidor promedio.