¿Qué es una batería de litio de estado sólido?

Hay líquido dentro de tu teléfono, tu computadora y tu vehículo eléctrico (EV). Esto se debe a que casi todos los dispositivos electrónicos recargables utilizan baterías de iones de litio, que dependen de electrolitos líquidos.

Pero eso está a punto de cambiar.

“Aunque las baterías de litio de estado sólido se desarrollaron hace más de 30 años, su uso comercial recién está despegando. gracias a nuevos materiales que los hacen comercialmente viables”, dice Vince Caito, vicepresidente de producto desarrollo en poder yoshino. "El estado sólido está apareciendo especialmente en los titulares a medida que los fabricantes de automóviles lo desarrollan para la próxima generación de vehículos eléctricos".

¿Qué es una batería de litio de estado sólido?

En pocas palabras, una batería de litio de estado sólido utiliza un electrolito sólido en lugar de uno líquido.

“Todas las baterías tienen tres componentes principales: ánodo, cátodo y electrolito”, dice Gabriel Adams, estudiante de la Universidad Estatal de Arizona que investiga la nueva tecnología en el Laboratorio Rolston.

“En las muy populares baterías de litio no sólidas que se encuentran en todo, desde productos electrónicos de consumo hasta En los aviones, el electrolito es un líquido que facilita la transferencia de iones de litio entre el ánodo y el cátodo. En una batería de litio de estado sólido, el electrolito es un material sólido”.

Existen varios tipos de tecnologías de baterías de litio de estado sólido. Algunos dependen de polímeros para conducir los iones de litio, mientras que otros usan sulfuros u óxidos (cerámicas).

Ventajas de las baterías de litio de estado sólido

Una mayor seguridad es una ventaja importante, porque los electrolitos no pueden escaparse.

“Los electrolitos líquidos son inflamables y por eso se ve incendios de batería en las noticias”, dice Eric D. Wachsman, Ph. D., director del Instituto de Innovación Energética de Maryland.

“Podemos diseñar soluciones a esto y lo hemos estado haciendo durante mucho tiempo, pero existen ciertas compensaciones fundamentales entre la seguridad y la seguridad. y el rendimiento con electrolitos líquidos y electrolitos sólidos cerámicos evita ese compromiso porque el sólido es no es inflamable."

Otra ventaja: la mayor densidad de energía, lo que da como resultado una batería más compacta y ligera. En el caso de los vehículos eléctricos, esto se ha promocionado como el “Santo Grial”, porque permite a los automóviles llegar más lejos con una carga y recargar mas rapido.

Para los expertos en tecnología, este es el motivo, según Adams: “Los sólidos son más densos que los líquidos, y las baterías de estado sólido eliminan la necesidad de un separador entre el ánodo y el cátodo. También tienen una mejor estabilidad térmica porque los sólidos están más estrechamente unidos a nivel atómico, por lo que las baterías de estado sólido pueden soportar mejor temperaturas más altas”.

Desventajas de las baterías de litio de estado sólido

La mayor desventaja es el costo, debido a sus materiales avanzados, tecnología y complejidades de fabricación. Pero a medida que estas baterías se vuelvan más comunes, es probable que los costos bajen.

¿Dónde se utilizan las baterías de estado sólido?

Actualmente no están ampliamente disponibles para los consumidores, pero eso está empezando a cambiar. Yoshino Power acaba de lanzar algunos de los primeros productos de litio de estado sólido: centrales eléctricas portátiles en varios tamaños para respaldo en el hogar, funcionamiento de herramientas eléctricas y cámping. En los próximos años, se espera que la tecnología comience a arrasar en el mercado de los vehículos eléctricos.

"Las baterías de estado sólido son el camino del futuro", afirma Adams. “Los nuevos fabricantes de vehículos eléctricos están invirtiendo mucho en su desarrollo y empresas como Toyota ha afirmado que sus nuevos vehículos eléctricos utilizarán tecnología de baterías de estado sólido tan pronto como 2027.”

Casi todos los demás fabricantes de automóviles también se han comprometido con esta tecnología.

"El Departamento de Energía se ha centrado en la financiación de los vehículos eléctricos debido a su impacto en la solución de las preocupaciones climáticas", afirma Wachsman. “Pero llegará a la electrónica de consumo. Lo convertirá en almacenamiento de red. Hay un número ilimitado de aplicaciones para estas baterías”.

Pero si está considerando un vehículo eléctrico y tiene un presupuesto limitado, no espere a que salga la tecnología. "Vaya a buscarlo ahora", dice Wachsman. "Los iniciales serán más caros y pasará un tiempo antes de que la escala de fabricación sea lo suficientemente grande como para que el precio por unidad baje".

Karuna Eberl, escritora independiente y productora de cine independiente, cubre el lado natural y al aire libre del bricolaje, explorando la vida silvestre, la vida ecológica, los viajes y la jardinería para Family Handyman. También escribe la columna Eleven Percent de FH, sobre mujeres dinámicas en la fuerza laboral de la construcción. Algunos de sus otros créditos incluyen la portada de marzo de Readers Digest, National Parks, National Geographic Channel y Atlas Obscura. Karuna y su esposo también están en la recta final de la renovación de una casa abandonada en un pueblo casi fantasma en la zona rural de Colorado. Cuando no están trabajando, puedes encontrarlos caminando y viajando por caminos secundarios, acampando en su camioneta autoconvertida.