Energía

TR10: Baterías de estado sólido

Células de alta energía para coches eléctricos más baratos.

  • Mayo/Junio 2011
  • Por Kevin Bullis
  • Traducido por Francisco Reyes (Opinno)

Ann Marie Sastry quiere eliminar la mayoría de cosas que no almacenan energía de los sistemas de baterías en los vehículos eléctricos, como los dispositivos de refrigeración y los materiales de apoyo dentro de las células de la batería. Todo ello suma más de la mitad del volumen de los sistemas típicos basados en ión-litio, haciendo que sean pesados y costosos. Así que, en 2007, fundó una startup llamada Sakti3 para desarrollar baterías de estado sólido que no requieran la mayor parte de este volumen añadido. Ahorran aún más espacio mediante el uso de materiales que almacenan más energía. El resultado podría reducir los sistemas de batería a un tercio del tamaño convencional.

De igual modo, disminuir el tamaño de un sistema de batería a la mitad podría reducir su coste también a la mitad. Dado que el sistema de batería es la parte más cara de un coche eléctrico (a menudo con un coste de hasta 10.000 dólares), esto haría que los coches eléctricos fueran mucho más baratos. Por otra parte, los fabricantes podrían mantener los precios constantes y doblar el rango de 100 millas típico de los coches eléctricos.

Las limitaciones de las baterías de ión-litio que se utilizan en los coches eléctricos son bien conocidas. "La mayoría de los electrolitos líquidos son inflamables. El cátodo se disuelve", afirma Sastry. Evitar que el electrolito estalle en llamas requiere el uso de sistemas de seguridad. Y para alargar la vida del electrodo y evitar la acumulación de calor, la batería debe ser enfriada y debe evitarse su carga o descarga plena, lo que resulta en una pérdida de la capacidad. Todo esto le añade volumen y coste. Así que Sastry se preguntó si podía crear una batería que simplemente no necesitase todo esto.

Las baterías de estado sólido de Sastry aún se basan en la tecnología de ión-litio, pero sustituyen el electrolito líquido por una delgada capa de material que no es inflamable. Las baterías de estado sólido son también resistentes: algunos prototipos demostrados por otros grupos pueden sobrevivir miles de ciclos de carga y descarga. Y pueden soportar altas temperaturas, lo que hará posible el uso de materiales que puedan duplicar o triplicar la densidad de energía de una batería (la cantidad de energía almacenada en un volumen dado), pero que sean demasiado peligrosos o poco fiables para su uso en una batería de ión-litio convencional.

Para fabricar baterías de estado sólido que sean prácticas y económicas, Sastry ha creado un software de simulación con el que identificar las combinaciones de materiales y estructuras que den como resultado dispositivos compactos y fiables de alta energía. Ella es capaz de simular estos materiales y componentes de manera suficientemente precisa como para predecir con exactitud cómo se comportarán cuando se unan en una célula de batería. También está desarrollando técnicas de fabricación que se prestan a la producción en masa. "Si su objetivo general es cambiar la manera en que la gente conduce, sus criterios no pueden seguir siendo la mejor densidad de energía jamás alcanzada, o el mayor número de ciclos", afirma. "El criterio final es la asequibilidad, en un producto que posea el rendimiento necesario".

Aunque pueden pasar varios años antes de que las baterías lleguen al mercado, GM y otros grandes fabricantes de automóviles como Toyota ya han identificado a las baterías de estado sólido como un componente potencialmente clave de los futuros vehículos eléctricos. Hay un límite en cuanto a la mejora de las baterías convencionales, afirma Jon Lauckner, presidente de GM Ventures, que bombeó más de 3 millones de dólares el año pasado en Sakti3. Si los vehículos eléctricos quieren representar algo más que una pequeña fracción de los coches en carretera, "algo fundamental tiene que cambiar", afirma. Él cree que Sakti3 está "trabajando mucho más allá de los límites de las células electroquímicas convencionales".

Sastry es consciente de que el éxito no está garantizado. Su campo es algo parecido a un campo de batalla tecnológico, con muchos enfoques diferentes que compiten por proporcionar energía a una nueva generación de coches. "Nada de esto es obvio", afirma.

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