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Las baterías de estado sólido ya son una realidad

Las baterías de estado sólido están listas para emerger en los próximos años.

Las baterías de estado sólido se está desarrollando actualmente y dentro de poco se lanzarán al mercado. Esta tecnología es una revolución energética muy esperada en el sector. Prometen ser una tecnología muy segura y eficiente. Estas baterías afectan a herramientas eléctricas, juguetes, computadoras portátiles, teléfonos inteligentes, dispositivos médicos, naves espaciales y los nuevos diseños innovadores de vehículos necesarios para dejar de consumir combustibles fósiles. Conocemos estas baterías de estado sólido desde hace siglos, pero hasta el momento no se han podido desarrollar para las funciones que hemos mencionado antes. Se están invirtiendo millones de dólares en investigación para perfeccionar estas baterías de estado sólido.

Se han etiquetado como tecnologías del futuro. Los avances y las inversiones en materiales de estado sólido han aumentado enormemente a lo largo de los años. Hoy en día hay muchas compañías importantes e investigadores involucrados. Parece que finalmente podemos comenzar a ver estas baterías en diferentes dispositivos en los próximos años.

¿Qué podemos esperar una vez que esta tecnología transformadora y elusiva esté finalmente lista para la producción en masa?

Las baterías de estado sólido no son más que dispositivos que almacenan energía química y la convierten en energía eléctrica. Tienen cuatro partes principales: cátodo, ánodo, electrolito y separador. El cátodo y el ánodo son los electrodos. Nuestra corriente eléctrica se produce cuando los electrones pasan de un electrodo a otro. En este caso, los electrones pasan del ánodo cargado negativamente al cátodo cargado positivamente. El papel de los dos electrodos, entonces, es producir nuestra corriente eléctrica. La solución de electrolito permite que los iones cargados positivamente fluyan entre los dos electrodos. Esto equilibra el flujo de electrones. Finalmente, el separador mantiene separados los dos electrodos y evita que la batería se cortocircuite.

Diferencia entre las baterías actuales y las baterías de estado sólido

Existe una diferencia importante entre nuestras baterías actuales y las baterías de estado sólido del futuro: el electrolito. Las baterías de iones de litio actuales tienen un electrolito líquido. Desafortunadamente, ciertos compuestos presentes en el electrolito líquido permiten el crecimiento de estructuras cristalinas conocidas como dendritas. Las dendritas producen bigotes largos y afilados que pueden perforar el separador y provocar un cortocircuito, lo que conduce a explosiones peligrosas. Como sugiere su nombre, las baterías de estado sólido tienen un electrolito sólido que inhibe el crecimiento de estas dendritas dañinas. Sin mencionar que sucede algo asombroso una vez que el electrolito se cambia de líquido a sólido.

La batería tiene una mayor densidad de energía, el riesgo de incendios y explosiones se reduce considerablemente, ocupa menos espacio y es capaz de funcionar en un rango de temperaturas más amplio. 

Las baterías de estado sólido en los vehículos

La autonomía de conducción de los vehículos eléctricos duplica o triplica la actual. Las empresas pueden elegir entre fabricar una batería más pequeña y liviana que se cargue más rápido o dejar la batería del mismo tamaño con una autonomía mucho más amplia. Los tiempos de carga también se reducen a solo 15 minutos. Si observamos los avances de Samsung en baterías de estado sólido, vemos que pudieron desarrollar una batería que se puede cargar y descargar más de 1,000 veces con un alcance de 500 millas (805 km) por carga. Esta es una duración de la batería de 500.000 millas. Y todo ello mientras se puede operar de manera eficiente en temperaturas más extremas.

Algo como esto podría ser el final de los vehículos a gasolina. Para los ordenadores portátiles y teléfonos inteligentes, significa que los dispositivos podrían durar días con una sola carga (muy rápida), y la vida útil general de la batería aumentará de solo 2 años a más de 10. Los dispositivos médicos podrían volverse más portátiles y compactos.

Este potencial no ha escapado a la atención de empresas poderosas. Volkswagen, Ford, BMW, Hyundai, Toyota y Bill Gates han invertido miles de millones de dólares en investigación de estado sólido. La compañía respaldada por Bill Gates conocida como QuantumScape ha fabricado baterías de estado sólido con capas de cerámica que son resistentes al crecimiento de dendrita y pueden operar a temperaturas más bajas. Toyota está planeando un lanzamiento limitado de vehículos con baterías de estado sólido para 2025. Y sin embargo, el avance más emocionante proviene de alguien de quien probablemente nunca haya oído hablar.

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