¿Qué son y por qué son importantes las baterías de estado sólido?

Hola internatura ! Aquí Pablo con un nuevo artículo para ustedes !
Espero que les sirva y nos vemos en el próximo tutorial

La tecnología de la batería ha recorrido un largo camino a lo largo de los años. Los aparatos como los drones y los teléfonos inteligentes no serían prácticos sin una tecnología de baterías moderna y avanzada.

Sin embargo, las baterías siempre podrían ser mejores.

Las baterías de estado sólido parecen ser el siguiente gran avance y los productos que las utilizan están a la vuelta de la esquina. Esto significa que ahora es el momento perfecto para familiarizarse con lo que son y por qué son importantes.

¿Qué significa «estado sólido»?

Tanto si se trata de una batería de plomo ácido, de un solo uso alcalino, como de baterías de polímero de litio en un teléfono, todos utilizan un electrolito líquido. El electrolito es una sustancia conductora que conecta los dos terminales internos de la batería. Los electrones fluyen a través del electrolito, lo que permite a la batería acumular una carga eléctrica o descargarla.

Una batería de estado sólido utiliza un electrolito sólido, en lugar del electrolito líquido tradicional. Esta es la única diferencia fundamental entre las dos tecnologías de batería. Parece bastante sencillo, pero ingenieros y científicos han estado luchando durante décadas para conseguir un material sólido que pueda actuar como un electrolito.

¿Qué tiene de grave las baterías de estado sólido?

Varios materiales, como la cerámica y los metales de litio, ofrecen potencial como electrolitos de estado sólido. El problema es que el enfoque cerámico ha supuesto un bajo rendimiento de la batería. Los metales de litio son prometedores, pero presentan un defecto fatal. A medida que la batería se carga y se descarga, las «dendritas» metálicas crecen a través del electrolito. La batería puede hacer cortocircuitos y convertirse en un peligro.

La búsqueda de soluciones prácticas y económicamente viables a estos problemas ha sido la misión de varias empresas y equipos de investigación durante los últimos años. Ahora este trabajo está a punto de dar sus frutos.

¿Por qué pasar todos estos problemas? Veamos las ventajas que prometen las baterías de estado sólido respecto a las tradicionales.

seguridad

Las baterías almacenan grandes cantidades de energía y siempre existe el peligro de que esta energía se pueda liberar de manera incontrolada. Cuando esto ocurra, puede significar fuego, explosiones y otros resultados no deseados. Las baterías de estado sólido, suponiendo que se resuelve el problema de dendrita, prometen ser más seguras y estables. Por un lado, no son inflamables, por lo que los fuegos de batería deberían ser algo del pasado.

Esto no sólo es importante para vehículos eléctricos como coches y drones, sino también para electrónica personal, tales como teléfonos inteligentes y portátiles. Muchas personas resultan heridas cada año por fuegos de batería a sus aparatos electrónicos. Como consecuencia, se han quemado casas enteras.

Velocidad de recarga

Las baterías de litio modernas se pueden cargar a velocidades impresionantes, pero todavía tardan en llenarse. Hay un límite en cuanto a la cantidad de energía que puede abocar a una batería de iones de litio tradicional antes de que todo vaya hacia los lados. Las baterías de estado sólido prometen cargarse hasta seis veces más rápidamente que las baterías que usamos actualmente. Esto significa que cargue el teléfono de vacío a completo en cinco minutos o cargue un coche eléctrico al 80% en 15.

Capacidad y tamaño energética

Las baterías de iones de litio tienen actualmente la densidad de energía más alta de cualquier tipo de batería vendida al público. Aún así, todavía es muchas veces menos densa que la gasolina. Aunque las baterías de estado sólido no llevan las pilas a la altura del gas, prometen más del doble de la densidad de energía por volumen.

Dicho de otro modo, si cambia la batería del teléfono mediante un modelo de estado sólido, teóricamente podría funcionar el doble de tiempo sin aumentar de tamaño. Este es otro gran punto de venta de los vehículos eléctricos, que no son tan populares como podrían ser, gracias a la ansiedad de la gama.

Vida útil y durabilidad

La mayoría de las baterías de iones de litio actuales se empiezan a degradar después de unos 500 ciclos de carga-descarga completos. Pasado este momento, la batería empieza a perder capacidad hasta que apenas puede cargarse. A los teléfonos inteligentes, que ahora suelen tener baterías selladas, esto supone un fuerte límite de vida útil del dispositivo. Las baterías de estado sólido prometen aumentar mucho este límite. Hasta cinco veces.

Por lo tanto, cuando una batería típica de teléfono de uso diario puede empezar a degradarse al cabo de dos o tres años, una batería de estado sólido se mantendría a su capacidad nominal hasta quince años. En los coches eléctricos, donde la sustitución de las baterías es extremadamente costosa, esto podría tener un efecto espectacular sobre el coste de propiedad de esta clase de vehículos.

Debilidades de la batería de estado sólido

Si todo esto parece demasiado bueno para ser cierto, hay algunas advertencias a la tecnología. Algunas de estas aún se deben resolver antes de lograr la adopción generalizada de la tecnología de baterías de estado sólido.

  • coste es quizás el enemigo más grande. Los equipos de investigación y las empresas de inicio están trabajando duro para hacer que el proceso de producción de estas baterías sea más barato y escalable. Algunas empresas afirman estar cerca, pero no sabremos el éxito que han tenido hasta que no veamos los precios reales de los productos con estas baterías.
  • Estas baterías también lucha a bajas temperaturas. Por tanto, las soluciones que implican aislarlas o mantenerlas a una buena temperatura operativa forman parte del reto.

Cuando se pueden comprar baterías de estado sólido?

Baterías de estado sólido para potencia sólida

Hay algunas empresas como Solid Power y QuantumScape, que afirman estar en la cúspide de las aplicaciones comerciales de baterías de estado sólido.

Toyota planea vender vehículos eléctricos con baterías de estado sólido ya en 2021. Tanto Solid Power como QuantumScape tienen el objetivo de lanzar baterías para vehículos en 2022 y en 2024, respectivamente. Esto significa que en los próximos dos años podríamos estar justo en el comienzo de una revolución de la batería.

Esto incluso antes de entrar en las posibilidades que conlleva el uso de grafeno. Este material maravilloso promete baterías aún mejores, tanto si contienen electrolitos líquidos como sólidos. Conseguir que el grafeno juegue a la pelota ha eludido los científicos y los ingenieros durante más tiempo de lo esperado, pero ahora mismo puede comprar un POWERBANK de grafeno híbrido. Realmente, el futuro está aquí.

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