La gran diferencia entre las baterías de estado sólido y otros tipos de baterías es que se utilizan electrolitos sólidos, en lugar de electrolitos líquidos que se utilizan en otras baterías. Las baterías de iones de litio han experimentado avances tecnológicos, pero los expertos creen ampliamente que la tecnología de iones de litio ha alcanzado los límites de su eficiencia. El próximo paso hacia el futuro requiere un tipo diferente de batería, y aquí es donde las baterías de estado sólido entran en escena.
Las baterías de estado sólido son más pequeñas, más livianas y ofrecen una mayor densidad de energía que las baterías de iones de litio basadas en electrolitos líquidos. El principal desafío para su adopción generalizada fue la búsqueda de un electrolito sólido con suficiente capacidad conductora para baterías grandes, así como un método de fabricación que permitiera la reducción de tamaño.
¿Cómo funciona la batería?
Todas las baterías tienen tres partes básicas: el ánodo, el cátodo y el electrolito. La batería funciona porque los iones cargados quieren pasar del electrodo negativo al electrodo positivo a través del electrolito. Esto sucede porque los componentes de la batería cuidadosamente seleccionados crean una reacción química que produce electrones libres. Como resultado, se acumula una carga positiva en el cátodo de la batería. Esto atrae los electrones libres cargados negativamente del ánodo. Esos electrones libres quieren ir del electrodo positivo al electrodo negativo. Mientras lo hacen, alimentan su dispositivo.
Tenga en cuenta que las fuerzas eléctricas y químicas siempre quieren igualarse. Puede imaginarse una batería cargada como un pergamino oscilante en un solo sentido. Las cargas quieren deslizarse en esta superficie hasta que se establece la reacción. Recargar todos los iones nuevamente los devuelve a sus posiciones iniciales. Imagine el proceso de carga como combustible para nuestro swing desequilibrado de la metáfora anterior.
¿Cómo son mejores las baterías modernas?
Solo algunos materiales pueden actuar como baterías, por lo que los componentes deben seleccionarse con mucho cuidado en función de sus propiedades químicas. Como resultado, el desarrollo de la tecnología de las baterías implica mejorar la eficiencia del material de la batería existente o descubrir nuevos materiales que funcionen mejor. Y dado que hemos analizado todos los lugares obvios para mejorar las baterías, ahora tenemos que empezar a mirar debajo de las rocas de la nanotecnología y la ciencia de los materiales. Las baterías de estado sólido son uno de los descubrimientos que surgen de este proceso, utilizando diferentes electrolitos para lograr el mismo objetivo que cualquier otro tipo de batería, pero más rápido, más barato y menos propenso a explotar.
El mejor electrolito para reemplazar las baterías de iones de litio es un electrolito de vidrio a base de sodio. Según los investigadores, una batería de electrolito de vidrio produce tres veces la densidad de energía de una batería de iones de litio. El sodio necesario para fabricar estas baterías es abundante. Esto reduce en gran medida los impactos ambientales de la producción de baterías.
¿Cómo son mejores las baterías de estado sólido?
Las baterías de estado sólido mejoran las baterías de iones de litio al usar un electrolito sólido en lugar de un electrolito líquido o polímero. Solo sucede porque este cambio mejora casi todas las propiedades de la batería. Las baterías de estado sólido cumplen todos los requisitos de nuestra tecnología de baterías de fantasía. Son livianos, tienen un bajo impacto ambiental, usan muchos componentes, son menos propensos al fuego y brindan más resistencia.
El único problema es el proceso de fabricación. Todavía estamos averiguando cómo hacer que estas baterías sean baratas y a escala. Actualmente, las baterías de estado sólido son muy caras a gran escala. Afortunadamente, somos muy buenos para encontrar nuevas formas de hacer que las cosas sean más eficientes. Las baterías de estado sólido eventualmente deberían volver a las economías de escala y ver una adopción generalizada.
¿Cuáles son los usos de las baterías de estado sólido?
Las baterías sólidas solo pueden mejorar con cada dispositivo que tiene una batería. Es particularmente atractivo para los fabricantes de vehículos eléctricos. Empresas como Tesla diseñan un coche en torno a la batería. Es el elemento más importante, que determina la mayoría de las características del automóvil. Los analistas de la industria esperan que verá una adopción generalizada de vehículos eléctricos solo cuando el kilometraje entre cargas alcance o supere a los vehículos que funcionan con gasolina. Las baterías de estado sólido pueden ser el boleto hacia ese futuro.
