Baterías de estado sólido: ¿cuándo llegarán al mercado?

Aunque cada vez hay más oferta de vehículos eléctricos y sus ventas van aumentando, los fabricantes de automóviles siguen enfrentándose a distintos obstáculos que impiden su aceptación generalizada. Uno de ellos tiene que ver con la mejora del rendimiento de las baterías y el abaratamiento de su coste. El otro sigue siendo la falta de infraestructura de recarga, aunque ahí poco tienen que decir los fabricantes.

No es de extrañar, por lo tanto, que cada vez nos lleguen más noticias sobre las baterías de estado sólido, que pueden suponer un paso de gigante. Para Honda serán la clave para desarrollar coches eléctricos asequibles en el futuro. Toyota y Panasonic ya están lanzadas para liderar el desarrollo de esta tecnología, con potencial para reducir las emisiones de carbono hasta casi un 40% respecto a las baterías convecionales. Samsung ya ha anunciado que comenzará a fabricar sus primeras baterías de estado sólido en 2023, y Nissan lo hará en 2028. Y muchos otros fabricantes como Volkswagen, Stellantis y Mercedes-Benz ya han realizado inversiones relacionadas con las baterías de estado sólido.

Actualmente todo el foco está puesto en estas baterías de estado sólido para superar las limitaciones de la tecnología actual de las baterías de iones de litio en cuanto a capacidad de almacenamiento de energía, potencia máxima de carga rápida y vida útil. Prometen carga ultra-rápida de forma segura y altas densidades de energía. Pero su producción a gran escala se enfrenta a importantes desafíos. ¿Realmente se impondrán las baterías de estado sólido a las actuales de iones de litio? ¿Cuándo se podrá producir este “sorpaso”? Según StoreDot, empresa pionera y líder en soluciones de recarga rápida para vehículos eléctricos, esto no sucederá hasta dentro de 10 años.

Ahora profundizaremos un poco más sobre este aspecto, de gran interés para los que piensan en comprar un vehículo eléctrico ahora, pero tienen dudas de si la tecnología de sus batería o su autonomía se quedará desfasada en poco tiempo. Antes, un repaso a esta tecnología, que también presenta inconvenientes con difícil solución.

¿Qué son las baterías de estado sólido y cuáles son sus ventajas?

A diferencia de las baterías de iones de litio, que se componen de dos electrodos (cátodo y ánodo) fabricados normalmente en metal sumergidos en una líquido conductor (electrolito, por lo general una sal de litio), en una batería de estado sólido el electrolito es un material sólido, y de ahí su nombre. Este electrolito sólido puede ser a base de sulfuro, con un electrolito sódico polimérico o uno híbrido, que combina cerámica y polímero, aunque existen otras vías de investigación en marcha.

Las ventajas de este tipo de baterías son que permiten más ciclos de carga y descarga, tiempos de recarga más cortos, mayor seguridad y más autonomía, al poder almacenar hasta tres veces más energía. También presentan menor impacto climático, y un coste muy inferior. Sin entrar muy a fondo en el proceso químico que se produce en el interior de la batería, esto es debido a que, a diferencia de las baterías de iones de litio, en las de estado sólido no se produce la solidificación del electrolito con el uso, lo que provoca pérdida de prestaciones.

Pero no todo va a ser a favor… Por ejemplo, un problema de las baterías de estado sólido es que pueden requerir mucho más litio, si bien utilizan menos grafito y cobalto. Algunos informes apuntan a que para satisfacer la posible demanda que tendrá esta tecnología, la oferta de litio debería triplicarse. También tienen costes de producción mayores, porque durante el proceso de fabricación se requierem presiones y temperaturas más elevadas y ausencia de humedad.

¿Cuándo se implantarán las baterías de estado sólido?

Como comentábamos al principio, desde StoreDot aseguran que al menos queda una década para que las baterías de estado sólido se conviertan en un estándar para los coches eléctricos de producción en grandes series. Por ello, en StoreDot apuntan la necesidad de considerar tecnologías alternativas a medio plazo, como las baterías semisólidas.

Esta tecnología, cuya producción en masa está prevista para 2028, utiliza celdas de baterías de alto rendimiento que requieren un proceso de fabricación más sencillo que el de las baterías de estado sólido, añadiendo pequeñas cantidades de electrolito líquido (máximo hasta un 8%). Y pueden alcanzar unos 150 km de carga en menos de cinco minutos utilizando recarga de alta potencia.

Por ello, todo apunta a que a corto y medio plazo veremos más soluciones basadas en este enfoque “semisólido”, combinando las ventajas del electrolito de estado sólido con un porcentaje pequeño de electrolito líquido. Por lo tanto, las baterías de estado sólido no están tan cerca como parece, y la previsión de StoreDot de que falta una década para su implantación no parece desacertada.

Además, las baterías de iones de litio siguen avanzando y todavía no parecen haber alcanzado su límite de desarrollo tecnológico. Ya hay baterías con ánodos principalmente de silicio capaces de alcanzar una densidad energética de 300 Wh/kg, que conservan el 70% de su capacidad original tras más de 1.700 ciclos.

Y también es fundamental el factor coste: la previsión es que las baterías de estado sólido puedan estar en torno a 80-90 dólares por kWh para 2030, cuando el coste de las de iones de litio podría estar en unos 60 dólares por kWh.