Muchos aspectos de un vehículo eléctrico son los mismos que los de gasolina: los asientos son asientos, las llantas son llantas, el volante sigue girando a derecha e izquierda. La mayor diferencia, y la que hará o romperá la adopción masiva de vehículos eléctricos, es la batería.
Es por eso que algunas de las investigaciones más emocionantes en el panorama automotriz moderno se centran en la tecnología de baterías, y las baterías de "estado sólido" son un área que se está explorando. Esta alternativa a las baterías de iones de litio que se utilizan hoy en día promete mejorar la autonomía del vehículo, reducir los tiempos de carga y eliminar el riesgo de incendios de la batería.
Todavía no puede conducir un EV basado en batería de estado sólido fuera del lote, pero están en proceso. Honda confirmó recientemente que está trabajando en ellos en su laboratorio con sede en Tokio, con planes para lanzar un vehículo con una batería de estado sólido a finales de 2028 o 2029. Hyundai, BMW, Ford, GM, Volkswagen y más están realizando una investigación similar, informa JD Power (Se abre en una nueva ventana) . Toyota lidera, con más de 1.300 patentes (Se abre en una ventana nueva) relacionadas con baterías de estado sólido, y planea lanzar (Se abre en una ventana nueva) un híbrido con una para 2025.
En el futuro, los trenes, aviones y camiones también pueden usar baterías de estado sólido, preparando el escenario para una electrificación del transporte mucho más amplia de lo que podemos visualizar hoy. Esto es lo que necesita saber sobre esta tecnología potencialmente innovadora.
Las baterías de estado sólido funcionan de la misma manera que cualquier otra batería. Toman energía, la almacenan y liberan la energía a los dispositivos, desde walkmen hasta relojes y, ahora, motores de vehículos. La diferencia son los materiales del interior.
Las baterías de iones de litio, que se utilizan hoy en día en los vehículos eléctricos, tienen una solución de electrolito líquido intercalada entre sus cátodos y ánodos (vea el espacio intermedio en la imagen de arriba). Alternativamente, las baterías de estado sólido usan electrolitos sólidos .
El aumento de la densidad significa que las baterías de estado sólido pueden contener entre dos y 10 veces la capacidad de una batería de iones de litio, informa AutoWeek (Se abre en una ventana nueva) .
Las baterías de estado sólido ya existen, solo en dispositivos mucho más pequeños como relojes inteligentes, marcapasos y etiquetas RFID. La barrera para usarlos en vehículos eléctricos es principalmente que son costosos y difíciles de producir en un tamaño más grande a escala, explica Vox (Se abre en una ventana nueva) . Dado que los vehículos que funcionan con baterías ya son más caros que los que funcionan con gasolina, los consumidores tienen poco apetito por vehículos aún más caros.
La longevidad es otro problema, pero Honda dice que tiene una solución. Los electrolitos sólidos pueden degradarse con el tiempo, por lo que Honda planea protegerlo envolviéndolo en una nueva tela de polímero, informa Ars Technica (Opens in a new window) .
Las baterías también deben someterse a amplias pruebas de durabilidad en las carreteras y vida útil para la conducción diaria. Recuerde, estamos hablando de tomar algo usado en una muñeca y usarlo para mover un automóvil o camión por primera vez en masa.
Con una batería de estado sólido, los vehículos eléctricos deberían poder llegar tan lejos como un automóvil a gasolina antes de repostar. Tome un tanque de gasolina de 15 galones que rinde 30 millas por galón, por ejemplo. Ese auto puede recorrer 450 millas antes de llenarse.
La mayoría de los vehículos eléctricos de hoy tienen rangos de 200 a 300 millas, aunque la camioneta GMC Sierra Denali 2024 tendrá un rango de 400 millas, y el súper lujoso Lucid (Opens in a new window) , que ya está en la carretera hoy, cuenta con un 520 -rango de millas.
Multiplicando esos rangos por alrededor de un 50 % (o hasta un 80 %, informa CarBuzz (Se abre en una ventana nueva) ), y las baterías de estado sólido están listas para jugar en los viajes por carretera. Un vehículo eléctrico con un alcance de 300 millas ahora tiene 450 millas. Además, las baterías de estado sólido se cargarán más rápido que las de iones de litio con menos degradación de la batería.
Con informes aterradores de incendios de baterías a raíz de las inundaciones del huracán Ian, los vehículos eléctricos han desarrollado una mala reputación por ser cerillas rodantes. Pero en realidad, ese honor debería recaer en la batería de iones de litio. Cámbielo por un equivalente de estado sólido y el EV tiene un riesgo muy bajo de incendio.
Los electrolitos líquidos de las baterías de iones de litio son inflamables, pero como las baterías de estado sólido no tienen ese líquido, no corren el mismo riesgo de incendio.
Los incendios de las baterías de iones de litio son raros, y los fabricantes de automóviles incluyen carcasas y medidas de protección para evitarlos, pero cuando ocurren, son poderosos y difíciles de extinguir, y a veces consumen miles de galones de agua. Construir vehículos eléctricos que no sean inflamables es una gran victoria para los conductores, los ciudadanos y los departamentos de bomberos.
Tanto las baterías de iones de litio como las de estado sólido se pueden reciclar en una de las muchas instalaciones nuevas dedicadas a rejuvenecer el material al final de su vida útil. Por ejemplo, Redwood Materials (Se abre en una ventana nueva) , iniciado por el ex cofundador de Tesla, JB Straubel, es un proyecto de reciclaje de baterías a gran escala en Nevada. Redwood tiene $792 millones (Se abre en una ventana nueva) en financiamiento de inversionistas, incluido Ford (Se abre en una ventana nueva) .
"Las baterías de estado sólido pueden aprovechar la creciente infraestructura de reciclaje de baterías de iones de litio", le dice a CarBuzz Will McKenna, director de marketing de Solid Power respaldado por BMW y VW (Se abre en una ventana nueva) .
"Al igual que las baterías [de iones de litio], las baterías de Solid Power suelen contener níquel, manganeso, litio y pequeñas cantidades de cobalto. Los mismos métodos para reciclar las baterías de iones de litio mediante la extracción de estos metales también funcionarán para las baterías de estado sólido. Como tal, no anticipe procesos adicionales de inversión en infraestructura requeridos".
Los escenarios de pesadilla de pilas de baterías EV agotadas que se filtran al suelo también se pueden descartar, ya que no hay líquido en el interior para filtrarse. Sin mencionar que el estado sólido puede tener una huella de carbono un 39 % más pequeña que las baterías de iones de litio, informa Electrek (Se abre en una ventana nueva) .
La carrera por una batería EV de alta densidad de energía abarca múltiples tecnologías, y las baterías de estado sólido son solo una solución. Las baterías de silicio son otro competidor principal, y Tesla (Se abre en una ventana nueva) , Porsche (Se abre en una ventana nueva) y otros ya han realizado inversiones allí. Los vehículos eléctricos de Porsche para 2024 planean utilizar baterías de silicio fabricadas con materias primas desarrolladas por Group14, con sede en Washington.
"Estamos aumentando la densidad de energía de la batería hasta en un 50 % o más, y permitimos que los fabricantes de baterías reduzcan los tiempos de carga hasta el punto en que la recarga de su automóvil se acerca más a la recarga del tanque", dice Grant Ray de Group14.
Group14 ha sido pionero en un nuevo método de fabricación de iones de silicio, un material abundante pero inestable, que los fabricantes de baterías y los fabricantes de automóviles pueden usar dentro de las baterías para mejorar su rendimiento. No serán los últimos, ya que Group14 recibió una subvención de $100 millones (Se abre en una ventana nueva) de la Administración Biden en octubre para un mayor desarrollo.
Las baterías de silicio y de estado sólido no se excluyen mutuamente y es posible que una no prevalezca sobre la otra. Más bien, pueden trabajar juntos como una de las muchas tecnologías necesarias para llevar al mercado vehículos eléctricos mejores y más baratos.
"Con los fabricantes de automóviles buscando tanto baterías de silicio como baterías de estado sólido, la realidad es que estas dos tecnologías no son mutuamente excluyentes", dice Ray. "Nuestros socios están aprovechando nuestra tecnología de batería de silicio dentro de las baterías de estado sólido para superar los límites de la densidad de energía, lo que permite que un vehículo recorra la distancia que los consumidores esperan".
Para obtener más información sobre las baterías EV, consulte Baterías EV 101: Degradación, vida útil, garantías y más.
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