Allá transición eléctrica está provocando un cambio radical en los hábitos, y quizás uno de los más destacables es que cuando nos fijamos en las características de un vehículo eléctrico ya no pensamos en caballos, número de cilindros ni nada más: son las dimensiones del batería para centrar nuestra atención.
si, porque elansiedad de carga se trasladó a las calles. Y dado que la tecnología de acumuladores la corriente no es muy diferente a la nuestra teléfonos inteligentes, es decir, usa iones de litio, necesita usar paquetes de baterías grandes y pesados que entreguen una autonomía después de todo limitado, en comparación con la de los coches de combustión.
Pero hay una luz al final del túnel: la baterías de estado sólido. Esta nueva tecnología promete revolucionar una industria desesperada por soluciones a los problemas convincente. entonces veamos que son las baterias de estado solidoqué autonomía prometen, quién trabaja en ello y cuándo llegarán, además de recordarte los coches eléctricos más baratos de cada marca.
Índice
¿Qué son las baterías de estado sólido?
Todos sabemos más o menos cómo baterías: toman fuerza, allá ellos almacenan y liberarlo cuando lo necesiten nuestros dispositivos, ya sean teléfonos, computadoras o automóviles.
El término batería fue acuñado en 1749 por Benjamin Franklin, pero el primero batería electroquímica adecuada fue construida por Alessandro Volta en 1800.
En las siguientes décadas la tecnología ha evolucionado en lo que es más o menos la aplicación que conocemos, que es la conversión deenergía química directamente en energía eléctrica en una celda electroquímica. Esto sucede gracias al flujo de electrones desde un electrodo llamado ánodo (cargado negativamente) a un electrodo llamado cátodo (cargado positivamente). en el ánodo, Compuesto de un metal como zinc o litio, el electrodo reacciona con el electrolito (el líquido o gel en el que está sumergido) para producir electrones (un proceso llamado oxidación).
Estos se acumulan, mientras que al cátodo tiene lugar una reacción que le permite aceptar los electrones (un proceso llamado reducción). La reacción en su conjunto se llama reducción-oxidación, es decir redox.
El potencial de estas reacciones es la capacidad de la batería. para producir o atraer electrones y se llama potencial estándar. La diferencia de este potencial entre los dos electrodos es el potencial electroquímico, que determina el voltaje de la batería. Cuando conecto los dos electrodos, es decir, cierro el circuito, los electrones pueden pasar libremente y cargar el mío dispositivo. Cuando conecto la batería a una fuente de electricidad, «Fuerzo» el proceso inverso, permitiendo el paso de electrones a través de la membrana semipermeable y devolviendo efectivamente los electrones al ánodo. Esta membrana, generalmente de plástico, evita los cortocircuitos, ya que las baterías modernas son las más pequeño posible, y el ánodo y el cátodo deben mantenerse separados, ya que si se tocan provocarían un cortocircuito.
el problema es que yo progreso se hicieron solo cambiando el moléculas involucrados en el proceso, es decir, los materiales de los que están hechos electrodos y electrólitoy hoy en día el estándar para pilas alta capacidad es usar iones litio (en lugar de zinc en pilas alcalinas).
Pero cuales son los baterías de estado sólido ¿En ese tiempo? Al igual que las baterías de iones de litio, las baterías de estado sólido (que aún usan litio en el ánodo), tienen un cátodo y un ánodo, y la reacción hace que fluya electrones de un lado al otro, creando un circuito y permitiendo que la corriente fluya.
La diferencia es que en este caso el separador es el electrolito mismo, que en lugar de ser líquido (o un gel) es un material sólido, a menudo de cerámica, lo que permite directamente la flujo de iones.
Esto implica un mayor densidad en comparación con las baterías de iones de litio, lo que resulta en una mayor capacidad, desde dos muy bien diez veces.
Así que las baterías de estado sólido permitirían unaautonomía para los coches eléctricos igual a la de los coches de combustión. Hay otra pregunta, que se refiere a la seguridad. las pilas a iones de litio presentan un posible riesgo de daño, hinchazón e incluso explosión, por ejemplo debido a cambios de temperatura o fuerzas externas como impactos. Por este motivo, se necesitan componentes que garanticen que esto no suceda y estén protegidos. una bateria un de Estado sólidosin embargo, es mucho más estable, ya que conserva su forma incluso si el electrolito es dañado.
Finalmente, las baterías de estado sólido no ellos recargan mucho más rápidamente que las de iones de litio (hasta seis veces), lo que sería un aspecto muy diferente deseado.
Entonces, con las baterías de estado sólido, obtienes una mayor densidad de energía por unidad de área, y se puede poner más porque ahorraría espacio para los sistemas seguridad.
En realidad la novedad no es reciente. Ya en 1831 Michael Faraday habían descubierto electrolitos sólidos a base de plata, y también se trabajaba sobre estas bases en la década de 1950, pero estos primeros experimentos implicaban problemas insalvables: bajo voltaje y alta resistencia al principio, altos costos y altas temperaturas de operación poco a poco se fueron utilizando diferentes sustancias.
Luego en el 2010 han llegado los primeros prototipos con flaps práctico, y con ellos el sector se ha subido a una ola de ilusión y inversiones. Toyota, Solid Power (fundada en 2021 por BMW y Ford), ProLogium Technology (en la que invierte Mercedes), Honda, Hyundai, Nissan, Samsung, Qing Tao, Murata Manufacturing y QuantumScape (en la que invierten Volkswagen y Bill Gates), han comenzado para producir patentes sobre patentes.
Hasta la fecha, las baterías de estado sólido ya existenel problema es que su uso se limita a dispositivos muy pequeños (por ejemplo, marcapasos), mientras que para i vehículos eléctricos son más difíciles y caros de producir.
También el desafío es sobre la longevidad.
Materiales
Los materiales propuestos para su uso como electrolitos solidos en baterías de estado sólido incluyen cerámica tales como ortosilicato de litio, sulfuros y fosfatos, pero también se han propuesto conductores de cloruro superiónico.
Baterías de estado sólido en general ellos reemplazan el ánodo de grafito (un no metal) con un ánodo de litio metálicos (un ejemplo muy prometedor es el litio-azufre), pero también se están estudiando el indio y el silicio como alternativas.
El cátodo, que normalmente incluye níquel, cobalto, litio y manganeso (NMC), se usa generalmente tanto en baterías de iones de litio como de estado sólido, con diferentes soluciones en estudio.
Ventajas y desventajas
Resumimos a continuación los ventajas ellos desventajas de baterías de estado sólido.
Entre las ventajas, tenemos la alta Densidad de energia, lo que se traduce en una mejor autonomía para un vehículo eléctrico. A modo de comparación, una batería de 80 kWh en un vehículo eléctrico hoy pesa aprox. 450kgmientras que una batería de estado sólido de la misma capacidad pesaría un tercero.
Allá carga rápida es otra ventaja, y muchas empresas que están trabajando en prototipos prometen recargas completas en 10-15 minutoscontra mi 30 minutos de baterías de iones de litio cargadas a 250 kW.
Otra ventaja es la alta estabilidad, debido a la ausencia de electrolitos líquidos. Entonces, incluso cuando se carga a potencias muy altas, riesgos son bajos, y así en caso de daño. Por otro lado, las baterías para iones de litio están sujetos a calentamiento excesivo, que puede provocar una reacción en cadena provocada por la llamada «fuga térmica», que desencadena una producción de calor muy alto, lo que puede conducir a una fuego.
Por último, es necesario tener en cuenta proceso de construcción, más rápido. Las baterías de iones de litio involucran un largo proceso industrial, que incluye hacer las celdas, llenarlas y acondicionarlas donde se aplica electrolito líquido, luego se cargan y descargan suavemente, permitiendo que los electrodos formen su propia capa protectora, como preparación para el batería para entrar en su vida normal.
Todo esto no es necesario con un electrolito sólido, lo que ahorraría dinero hasta tres semanas de tiempo a su línea de producción.
Pero no todo es sol y rosas, también hay algunas desventajaslo que explica la cantidad de…