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Baterías de estado sólido

Una clase de baterías muy usadas durante varios años son las baterías de iones de litio, empleadas en pequeños dispositivos electrónicos como celulares, hasta en coches eléctricos, han empezado ha quedar posiblemente opacadas por otro tipo de tecnología conocidas como baterías de estado sólido. Y es que uno de los principales inconvenientes de las baterías de litio es la seguridad, ya que cuando estas entran en cortocircuito, existe el peligro de una explosión, este cortocircuito puede incluso ocurrir de manera natural, al crecer las dendritas desde el ánodo y entrar en contacto poco a poco con el cátodo. En las baterías de estado sólido no ocurriría tan fácilmente este crecimiento de dendritas.

La diferencia principal entre las baterías de iones de litio y las de estado sólido, es que el electrolito que comunica ánodo con cátodo en la primera es un líquido, y en la segunda es un sólido.

Entre las principales ventajas de las baterías de estado sólido, tenemos una mayor densidad energética, puede funcionar sin ningún problema a temperatura ambiente, si la temperatura es muy baja el electrolito de la batería no se congela puesto que es sólido, su costo de producción es menor, se obtiene un mayor voltaje por cada celda (unos 5 voltios), tiempo de carga menor, mayor durabilidad (tres veces más), un tamaño menor que las baterías de litio, y mayor seguridad.

Baterías de estado sólido de que están hechas

La estructura de las baterías de estado sólido es muy similar al de las baterías de litio, se compone de dos electrodos (ánodo - y cátodo +), un electrolito que sirve como conductor de los iones que se desplazan entre ambos electrodos, el electrolito en las baterías de litio es un líquido, mientras que en las otras es un sólido; este electrolito sólido puede ser de diferentes tipos como electrolitos de cristal, nano hilos de oro, polímeros sólidos. La principal diferencia entre estas baterías es que en las de estado sólido, prácticamente se ha suprimido el ánodo, solo existe una substancia o electrolito en la parte del cátodo, luego está el separador cerámico, y solamente una placa metálica para el ánodo (Litio metal).

Estructura de baterías

Baterías para coches

En el campo automotriz, y en especial de los coches eléctricos, el uso de las baterías en los mismos empezó con las baterías de litio, esto a su vez ha implicado una serie de inconvenientes, como por ejemplo costo económico, seguridad, peso del auto, tiempo de carga, entre otros; es por eso que las baterías de estado sólido son una tecnología que promete una solución al respecto. Un ejemplo de ello es la empresa Toyota que presentó un prototipo de automóvil funcionando con baterías de  estado sólido en el año 2019, que posteriormente fue probado y tuvo éxito, aunque su comercialización a gran escala está a poco tiempo de ocurrir (en 2028). No es la única compañía que ya ha empezado a abandonar la etapa de ensayo o prueba, con resultados que parecen ser prometedores, por ejemplo Quantum Scape, Theion, Solid Power. Además lo que se busca es sustituir el níquel y el cobalto, materiales difíciles de obtener, con costos ambientales, de salud, y de explotación laboral. Hay un obstáculo que aún atraviesan las baterías de estado sólido y es la escalabilidad, ya que la mayoría de tecnologías por el momento son compatibles con baterías de electrolito líquido, hay también otro tipo de tecnologías de baterías que prometen ser innovadoras.

Llegan las primeras baterías de estado sólido para hogar

Otra importante aplicación que se les puede dar a las baterías de estado sólido, es para suministro doméstico, en especial para hogares o viviendas, mejorando las que ya están disponibles en el mercado, como es el caso de las baterías de celdas LFP. Es así que la empresa norteamericana Amptricity, anuncia la creación de estas baterías de electrolito sólido para el hogar. 

Las nuevas baterías tendrían una densidad energética mayor que las actuales comerciales, esta sería aproximadamente 377 Wh/kg, y con tamaño más reducido. Afirman también que la vida útil de este tipo de baterías será mayor, es por eso que el fabricante da una garantía de 25 años.

Las capacidades de almacenamiento energético disponibles para este tipo de baterías serían de 12, 24, 36, 48 y 60 kWh, la energía suministrada sería muy abundante, por ejemplo la de 60 kWh puede servir para varias viviendas. Existe la opción también de actuar como baterías modulares, es decir se puede conectar en paralelo hasta varias de ellas para suministrar aún más energía.

Un aspecto poco agradable que hay que tomar en cuenta con este tipo de baterías es el precio, ya que el mismo por unidad y de acuerdo a la capacidad sería de entre 19.990 dólares, hasta los 73.990 dólares. Se espera que conforme se vaya teniendo más acogida en el mercado, su precio irá bajando de manera significativa.

Según el fabricante estas baterías se empezarán a comercializar a inicios de 2023.

Análisis

De acuerdo a lo citado anteriormente, un aspecto muy importante a considerar en estas baterías, es el costo, aunque de acuerdo a lo consultado sobre todo en lo que respecta a baterías para coches, no hay un rango precios claro, se afirma solamente en base a lo experimental que el costo será menor que las baterías de litio, sin embargo para las baterías para hogares ya se puede adelantar cifras, pero esto puede ser desalentador, habrá que esperar a que ya se las comercialice de manera oficial, una vez transcurrido cierto tiempo, ver si este costo realmente logra ser menor a lo prometido anteriormente. 

Igualmente para el resto de ventajas y soluciones que ofrecen estas baterías, habrá que esperar para ver que tan eficaces son realmente para satisfacer la demandas y necesidades de los consumidores, una vez adquiridas.

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