Batería de estado sólido

Una batería de estado sólido es un tipo de celda recargable en la que el electrolito líquido de una batería de iones de litio convencional se reemplaza por un material sólido. El electrolito es el medio por el que los iones de litio se desplazan entre los dos electrodos durante la carga y la descarga, y en las baterías actuales consiste en un líquido o un gel inflamable. Cambiarlo por un sólido, ya sea una cerámica, un vidrio o un polímero especial, se considera una de las vías más prometedoras hacia la próxima generación de baterías para coches eléctricos, con la perspectiva de lograr más autonomía, una carga más rápida y mayor seguridad a partir de un único cambio de arquitectura.

El atractivo del estado sólido reside en parte en lo que hace el propio electrolito sólido y en parte en lo que permite hacer. Un electrolito sólido no arde, no presenta fugas y tolera mucho mejor el calor, lo que elimina el modo de fallo más peligroso de las celdas de iones de litio, la fuga térmica, y reduce la necesidad de voluminosos sistemas de refrigeración y protección. Un sólido lo bastante robusto puede actuar además como barrera frente a las espículas metálicas, conocidas como dendritas, que crecen en el interior de las celdas y provocan cortocircuitos. Esa barrera es la que podría permitir por fin emplear un ánodo de litio metálico puro en lugar del grafito actual, un cambio que concentra mucha más energía en el mismo espacio.

Esa mayor densidad energética es la gran promesa. Una celda con ánodo de litio metálico detrás de un electrolito sólido podría almacenar bastante más energía para un peso y un volumen dados, lo que se traduce en coches eléctricos con más autonomía o, a la inversa, con la misma autonomía a partir de una batería más pequeña, ligera y económica. Los electrolitos sólidos también pueden, en principio, soportar mejor que los líquidos las elevadas corrientes de la carga muy rápida, lo que abre la posibilidad de tiempos de carga de minutos en lugar de decenas de minutos, mientras que su margen de seguridad inherente permite a los ingenieros disponer las celdas de forma más compacta.

La dificultad está en convertir estas promesas en algo que pueda fabricarse por millones. Conseguir un electrolito sólido que conduzca los iones de litio con la misma facilidad que un líquido, manteniendo a la vez un contacto perfecto con los electrodos mientras estos se dilatan y contraen en cada ciclo de carga, ha resultado extremadamente complicado. Mantener esa interfaz íntima a lo largo de miles de ciclos, suprimir las dendritas de forma fiable y lograrlo todo a un coste y una escala adecuados para coches asequibles constituyen retos de fabricación formidables. Por ello la tecnología sigue siendo en gran medida preindustrial, objeto de una intensa investigación y de líneas piloto, pero todavía no de coches de gran serie, con plazos que se han ido retrasando una y otra vez.

La batería de estado sólido se entiende mejor como la aspirante a sucesora de la batería de iones de litio que impulsa hoy los coches eléctricos, incluidas sus químicas habituales NMC y LFP. Donde estas describen los materiales de los electrodos, la etiqueta de estado sólido describe el electrolito que media entre ellos, y la razón central por la que esta tecnología atrae tanta atención es su potencial para elevar la capacidad de la batería muy por encima de lo que permiten las químicas actuales.