Alianza Renault-Nissan: año 2025 sus coches contarán con baterías de electrolito sólido. Que es una bateria de estado solido.

Alianza Renault-Nissan: en el año 2025 sus coches contarán con baterías de electrolito sólido. Que es una bateria de estado solido.

El pasado mes de enero, la Alianza Renault-Nissan-Mitsubishi anunció la creación de un fondo de inversiones de 1.000 millones de dólares para startups tecnológicas. Este fondo (Alliance Ventures) tuvo como primer destinatario a la empresa Ionic Materials, de origen estadounidense. Esta empresa está especializada en el desarrollo de baterías de electrolito sólido libres de cobalto, probablemente el material más caro y escaso de una batería.
A día de hoy, las baterías de electrolito sólido se consideran el futuro de la industria. La sustitución del actual electrolito líquido tiene muchas ventajas: por un lado, permite que las celdas sean de 5 a 8 veces más pequeñas que las actuales, consiguiéndose baterías mucho más capaces ocupando menos espacio y pesando menos que las actuales. Además, en caso de accidente este tipo de baterías no son inflamables, por lo que la seguridad aumenta de manera notable.

Qué es una batería de estado sólido

 

 

    Así se deteriora una batería de iones de litio con el tiempo.(Fuente: SLAC National Accelerator    Laboratory Stanford, California, USA) 

La batería de estado sólido es una evolución de la batería de iones de litio y debemos su principal desarrollo a John B. Goodenough, el considerado padre de la batería de iones de litio, de la Universidad de Austin (Texas). Y a sus 94 años, sigue al frente de un equipo de desarrollo para que las baterías de estado sólido sean una realidad práctica. Pero para entender cómo funciona una batería de estado sólido, debemos primero recordar cómo funciona una de iones de litio.

Una batería de iones de litio se compone de un dos electrodos de metal (o de material compuesto), uno siendo cátodo y el otro ánodo, inmersos en un líquido conductor (electrolito). El conjunto es lo que se llama celda. Y la combinación de varias celdas forma la batería. La batería emplea como electrolito una sal de litio que consigue los iones necesarios para la reacción química reversible que tiene lugar entre el cátodo y el ánodo.

 

                                 Batería de iones de litio (izquierda) vs batería de estado sólido (derecha). 

Cuando la batería está cargada y se le conecta un aparato para alimentar, por ejemplo cuando ponemos en marcha el coche, el circuito eléctrico del conjunto se cierra. Esto activa una reacción química que provoca la circulación de partículas ionizadas de un electrodo a otro, arrastrando la producción de electrones a los bornes de la batería, es decir, “liberando” la energía. Y si luego se conecta un cargador a los bornes de la batería, se produce un proceso químico inverso: las partículas circulan en la otra dirección y la batería se recarga.

Una batería de estado sólido funciona con el mismo principio que una de iones de litio, la principal diferencia está en el electrolito. En el primer caso es un líquido y en el segundo un material sólido. En las investigaciones del equipo de John Goodenough se usa un electrolito de cristal que facilitaría su fabricación en serie, pero hay otros equipos trabajando con otro tipo de materiales, como nanohilos de oro envueltos en manganeso inmersos a su vez en un gel. Toyota, por su parte, mantiene secreto qué sólido utiliza.

Qué ventajas aporta

En las baterías de iones de litio, con el tiempo, es decir con los ciclos de vida (carga y descarga), el litio líquido se va solidificando comiendo de paso el separador entre el ánodo y el cátodo creando dendritas (o cavidades). Esas dendritas van a provocar una caída de las prestaciones de la batería y en los casos extremos provocar un sobrecalentamiento, un corto circuito e incluso una explosión.

El equipo de John Goodenough usa un electrolito sólido de cristal, el lugar del líquido. El electrolito de cristal permite usar un ánodo de metal alcalino (en el lado negativo) lo que incrementa la densidad de carga de la batería -puede almacenar más energía que una de iones de litio de mismo tamaño- y previene la formación de dendritas. Además, el cristal permite que la batería pueda funcionar incluso con temperaturas ambientes de -20ºC.

Así, una batería de estado sólido aporta más autonomía, tiempo de recarga muy corto y seguridad. Una batería de estado sólido puede almacenar tres veces más energía que una batería de iones de litio y se recarga en menos de una hora, según el equipo de John Goodenough.
Además, debido al estado sólido es también más segura, pues en accidente no se incendiaría -como sí ocurre con las de iones de litio- y además previene la formación de dendritas, alargando notablemente su vida útil y su seguridad (de ahí el interés de Samsung en este tipo de baterías...). Además, el uso de un electrolito a base de cristal facilitaría la fabricación en serie de estas baterías, y por ende ayudaría a rebajar su coste.

Fuente:   Electridrive - www.motorpasion.com