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Aug 16, 2023

10 cosas que debes saber sobre los sólidos

Las baterías de estado sólido podrían ser el futuro de los coches eléctricos. Estas baterías ofrecen importantes ventajas, pero también algunas desventajas para los propietarios de vehículos eléctricos. A medida que el mundo del automóvil pasa de lo tradicional

Las baterías de estado sólido podrían ser el futuro de los coches eléctricos. Estas baterías ofrecen importantes ventajas, pero también algunas desventajas para los propietarios de vehículos eléctricos.

A medida que el mundo del automóvil pasa de los tradicionales motores de combustión interna propulsados ​​por gasolina a los coches eléctricos con motores alimentados por baterías, el avance de la tecnología de las baterías es un factor clave para mejorar la experiencia de conducción. Los primeros vehículos eléctricos utilizaban baterías de iones de litio más pequeñas ubicadas debajo de los asientos o en el maletero y proporcionaban una autonomía de conducción reducida. A medida que aumentaron las autonomías, el tamaño de las baterías creció y la ubicación, utilizada por primera vez por Tesla, se trasladó al suelo del vehículo.

Las actuales baterías de iones de litio utilizadas en los coches eléctricos son extremadamente voluminosas y pesadas. El siguiente paso lógico en la tecnología de baterías son las baterías de estado sólido. Estas nuevas baterías para vehículos eléctricos podrían proporcionar más energía, ser menos sensibles a los cambios de temperatura y reducir el peso. Las baterías de estado sólido también deberían reducir el riesgo de una posible explosión. Aunque estas nuevas baterías ofrecen varios beneficios, también existen algunas desventajas.

Utilizando información de MotorTrend, JD Power y Car and Driver, hemos compilado una lista de 10 cosas que debe saber sobre las baterías de estado sólido y su uso futuro en automóviles eléctricos.

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Las baterías de iones de litio utilizan un electrolito líquido para almacenar energía eléctrica. Este material es extremadamente inflamable y la razón por la que las colisiones de vehículos eléctricos con baterías dañadas se queman hasta quedar crujientes. Un cambio a la tecnología de baterías de estado sólido permite que las baterías utilicen un electrolito sólido y reemplacen el líquido en una batería de iones de litio.

El uso de electrolitos cerámicos en baterías vendidas ayuda a evitar que las dendritas crezcan de la misma manera que lo hacen en una batería de electrolito líquido. Esto garantiza que la batería no sufra un cortocircuito interno. Los fabricantes de automóviles también pueden incorporar baterías de estado sólido en la estructura de un vehículo, lo que las hace mucho más seguras que las alternativas de iones de litio.

La densidad de energía describe cuánta electricidad real puede producir una batería para un peso o volumen determinado. Las baterías de los vehículos eléctricos actuales son extremadamente pesadas y, en la mayoría de los casos, pesan mucho más que los motores de combustión interna. Un cambio a una nueva tecnología de baterías debería implicar un menor peso, pero eso también significa que estas baterías deben tener más densidad energética que los modelos actuales.

Algunos informes sugieren que estas nuevas baterías de estado sólido podrían tener tres veces más densidad de energía que las actuales celdas de iones de litio. Esto significa que los fabricantes de automóviles podrían tener la opción entre ahorrar peso o añadir autonomía a los coches eléctricos. Una batería de iones de litio que pesa 1000 libras podría ofrecer la misma energía que una batería de estado sólido que pesa sólo 333 libras.

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El litio es un metal de tierras raras y sus precios se han triplicado recientemente, aunque la producción mundial de litio también se ha triplicado. Se podría pensar que reemplazar las baterías de iones de litio por modelos de estado sólido cambiaría la química, y así es, pero no de la manera deseada. Las baterías de estado sólido podrían utilizar más litio que las baterías de vehículos eléctricos actuales, lo que podría provocar una escasez de materiales.

¿Cuánto litio más utilizarán las nuevas baterías de vehículos eléctricos? Algunos expertos estiman que la cantidad necesaria podría ser de cinco a diez veces la cantidad de litio necesaria para construir estas nuevas baterías. Esto ejercerá presión sobre los esfuerzos de reciclaje y el aprendizaje de cómo reutilizar todos los materiales de las baterías.

Los coches eléctricos actuales son capaces de cargarse hasta el 80 por ciento de su capacidad total en lugares de carga rápida de CC. Este límite se establece para proteger las baterías, que podrían dañarse por el flujo extremo de electrones. Desafortunadamente, esto reduce la autonomía real durante un viaje por carretera. Los vehículos eléctricos que tienen una autonomía de conducción de 300 millas se reducen a 240 millas por carga cuando se utilizan estas estaciones de carga.

El electrolito sólido de estas nuevas baterías permite cargar a plena capacidad en estaciones públicas de carga rápida. Los tiempos de carga reducidos al utilizar estas baterías en los coches eléctricos podrían finalmente desafiar el poco tiempo que lleva rellenar un tanque de gasolina con combustible. Las baterías de estado sólido podrían reducir los tiempos de carga a 10 o 15 minas en comparación con el tiempo que se tarda actualmente en recargar las baterías de iones de litio.

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Los coches eléctricos utilizan tecnología y baterías complicadas. La novedad de esta tecnología significa trabajar hacia métodos de reciclaje o reutilización de baterías de vehículos eléctricos. Algunos fabricantes de automóviles han descubierto formas de utilizar la energía restante en las baterías una vez que ya no son útiles en los automóviles, mientras que otros están trabajando para reciclar los materiales de los paquetes de baterías de iones de litio actuales.

Actualmente, muchos de los materiales de las baterías de iones de litio se pueden reciclar. Estos metales incluyen níquel, cobalto, manganeso, aluminio y cobre. El desafío es reciclar el grafito y el litio.

Conducir coches eléctricos en condiciones normales es perfectamente seguro. Si no lo fueran, no habría un mayor impulso para tener más vehículos eléctricos en las carreteras. Cuando la batería se calienta demasiado o se daña, una reacción en cadena podría crear un incendio que devore todo el vehículo. El aumento de calor puede deberse a una carga inadecuada y pueden producirse daños en caso de accidente.

Sin electrolitos líquidos, los daños por carga y colisión se pueden minimizar, lo que reduce en gran medida el riesgo de que un vehículo eléctrico se incendie. Todavía existe cierto riesgo; Si una batería de estado sólido se daña, podría incendiarse, pero su tamaño y construcción más pequeños permiten a los fabricantes de automóviles protegerlas mejor que las baterías de iones de litio actuales.

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Si las baterías de estado sólido se convierten en la norma para los coches eléctricos, será necesario hacer algunas advertencias. Se ha descubierto que a medida que las baterías envejecen y se cargan repetidamente en estaciones de carga rápida de alta potencia, la forma del litio eléctrico comienza a cambiar. Crecen de extrañas formas orgánicas con estructuras ramificadas llamadas dendritas.

El desafío con las dendritas es que pueden crecer lo suficiente como para llegar al otro lado del electrolito, lo que provocaría un cortocircuito en la batería. Esto podría reducir la vida útil de las baterías de estado sólido. Es posible que los fabricantes de automóviles deban advertir contra el uso constante de estaciones de carga rápida. Honda parece haber encontrado una solución para este problema, pero tendremos que ver si se implementará en los vehículos eléctricos principales y cuándo.

Construir baterías de iones de litio lleva mucho tiempo. Una vez construida la celda, comienza la fase de llenado y acondicionamiento. Esta fase requiere que el electrolito líquido se aplique, se cargue y descargue suavemente, lo que permite que los electrodos formen la capa protectora. Se trata de un proceso largo que podría ralentizar la cadena de suministro de baterías para vehículos eléctricos.

Muchos fabricantes de automóviles funcionan con una logística de suministro justo a tiempo, lo que significa que una cantidad específica de piezas está disponible en el momento adecuado para evitar almacenar cantidades masivas de piezas. La diferencia en el tiempo de construcción entre las baterías de estado sólido y las baterías de iones de litio es de casi tres semanas. Imagine el tiempo de montaje reducido con baterías fabricadas tres semanas más rápido que antes.

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Muchos fabricantes de automóviles invirtieron miles de millones de dólares en fábricas de baterías de iones de litio ubicadas cerca de las plantas de ensamblaje de vehículos eléctricos. El cambio a baterías de estado sólido restablecería estos costos y requeriría nuevas fábricas para construir estas nuevas baterías. Esta inversión adicional probablemente hará que los primeros vehículos eléctricos equipados con estado sólido sean más caros que aquellos con baterías de iones de litio.

Los primeros cinco a diez años de uso de baterías de estado sólido podrían provocar aumentos en los precios de los vehículos eléctricos, pero una vez que estas baterías se conviertan en la norma de la industria, los precios podrían reducirse y volverse más asequibles para los conductores. Lamentablemente, los coches eléctricos actuales son más caros que los vehículos de gasolina; Otro aumento podría dejar a algunos vehículos eléctricos fuera de la competencia para muchos consumidores.

Aunque Toyota ha tardado en hacer la transición a los vehículos eléctricos, la compañía ha estado investigando baterías de estado sólido y afirma haber logrado un gran avance. Esta empresa japonesa afirma haber simplificado el proceso de producción y podría dar un gran paso adelante en la entrega de baterías de estado sólido al mercado.

Si Toyota marca la pauta con sus afirmaciones, las baterías de estado sólido serán más asequibles, más ligeras y con mayor densidad energética que las baterías de iones de litio. Toyota podría tener una gran ventaja en comparación con Tesla, GM o Ford porque su inversión en tecnología de baterías es menor que la de otras empresas.

Nathaniel tiene nueve años de experiencia como escritor de automóviles en su haber. Desde revisiones de modelos hasta políticas industriales y nuevas innovaciones y desarrollo, cubre una amplia gama de temas. A través de una investigación cuidadosa, atención al detalle y el deseo de contar una historia, Nathaniel encontró un entusiasmo inesperado por cubrir todo lo relacionado con automóviles, camionetas, SUV y todo lo demás.