Batería de estado sólido vs. Iones de litio

Las baterías de iones de litio lo alimentan todo: desde nuestro automóvil hasta nuestros teléfonos celulares. Sin embargo, parece que las baterías de estado sólido pronto las reemplazarán. ¿Llegó el fin de las baterías de iones de litio?

Las baterías de estado sólido, es decir, las baterías que utilizan sólidos en lugar de líquidos para transportar iones a través de su núcleo, están atrayendo miles de millones de dólares en inversiones.

Además, el sodio es más barato que el litio, lo que permitiría el desarrollo de dispositivos de almacenamiento de energía más asequibles, desde pequeños dispositivos electrónicos portátiles hasta parques solares y eólicos. Por otro lado, las baterías de estado sólido no se incendian, un problema que puede ocurrir con las baterías de litio.

Subtítulo: Materiales de la batería de estado sólido:

Una batería de iones de litio se compone de dos electrodos metálicos (o compuestos), un cátodo y otro ánodo, sumergidos en un líquido conductor (electrolito). El conjunto es lo que se llama celda. Y la combinación de varias celdas forma la batería.

La principal diferencia entre una batería de estado sólido y una batería de iones de litio está en el electrolito. En el primer caso, es un líquido, y en el segundo, un material sólido que no se incendia.

Subtítulo 2: Tecnología de batería de iones de litio:

Las baterías de iones de litio han transformado los cimientos de la infraestructura mundial. Desde la producción de energía hasta la distribución de electricidad, el transporte de personas y mercancías y el funcionamiento de dispositivos informáticos e incluso Internet.

Un escenario que fue analizado durante el citado Congreso, donde las últimas innovaciones en el campo de las baterías -sodio, sin cobalto e incluso baterías de estado sólido- fueron las principales protagonistas del evento. Además, muchos investigadores enfatizaron que las baterías de litio tienen más éxito, en términos de potencia y bajo costo, en comparación con otros competidores potenciales en la actualidad.

El reinado del litio está más que justificado por varias razones. En primer lugar, el desarrollo de las baterías de litio no para de evolucionar, por lo que mejora entre un 5 y un 10% anual en términos de densidad energética. Por si fuera poco, las baterías de iones de litio son cada vez más competitivas, desde el punto de vista económico, frente a otras propuestas. Cada vez es más económico fabricar estas baterías, cuyas aplicaciones se amplían, incluido el almacenamiento estacionario a cualquier escala y su incursión en el campo de la aviación.

El potencial es muy interesante en esta área, ya que permitiría ofrecer vuelos más cortos (una o dos horas) más rápidos pero menos ruidosos y con bajo impacto ambiental - vuelos para generar menos emisiones de CO2 a un costo menor que el actual. En cuanto a los vuelos de largo radio, se espera la conversión a la movilidad eléctrica a largo plazo.

Subtítulo: Comparación de batería de estado sólido y batería de iones de litio:

batería de iones de litio vs. Batería de estado sólido:

Las baterías de iones de litio tienen dos electrodos de metal sólido con sal de litio líquida que funciona como electrolito. Las partículas iónicas se mueven entre los electrodos de uno a otro mientras la batería está cargada. Mientras que cuando se descarga va en reversa, y el electrolito es el medio que permite este movimiento. Cuando vemos una batería corroída o "explotada" con su ácido afuera, este es el electrolito líquido.

Si bien la batería de estado sólido tiene electrodos positivos y negativos que son partes metálicas, la gran diferencia es que el electrolito también es una pieza de metal, una aleación o algún material sintético. Entonces no se mueve y de ahí el nombre de estado sólido, como el SSD que usa memoria flash y no un disco en movimiento.

Si bien la idea de una batería de estado sólido no es nada nuevo, ahora es cuando comienza su desarrollo ya que las empresas de electrónica, e incluso los automóviles, necesitan una batería que rompa los límites de los iones de litio.

Ventajas de las baterías de estado sólido:

En resumen, estas baterías tienen una mayor duración de carga, tiempos de carga más rápidos y son más seguras. Estas baterías son más planas, pero pueden retener la misma cantidad de energía que una batería grande.

Es decir, si reemplazamos la batería de iones de litio actual de uno de nuestros dispositivos por una batería de estado sólido del mismo tamaño, obtendremos una mayor duración de la batería. Pero además, son mucho más seguras porque no son inflamables ni derraman líquidos tóxicos ni producen tanto calor.

En resumen, según la investigación, una batería de estado sólido supera en un 500% los iones de litio. Pero esto solo desde el punto de vista de la capacidad, en términos de tiempo de carga sería en una décima parte del tiempo.

Ventajas de las baterías sólidas frente a las baterías de iones de litio:

Antes mencionamos el tema del add to en densidad, aunque de esto hablaremos con más detalle en el apartado de capacidad de las baterías. Los beneficios no solo existirían allí, sino que el complejo sólido de estas baterías se calienta mucho menos que el líquido actual. Entonces obtendríamos baterías seguras.

Esto significaría que enviarían menos calor al propio smartphone, que previamente generaba suficiente calor por sí mismo con el funcionamiento del procesador, los diferentes chips que se insertan en su placa y, sobre todo, la pantalla. Con menos calor proporcionado por la propia batería, las nuevas baterías sólidas de litio permitirían que el teléfono funcione de manera más profesional. Pero veamos las ventajas una a una.

¿Cuándo estarán disponibles?

Como cualquier tecnología que está en desarrollo para el mercado, es difícil predecir cuándo podría estarlo. Sin embargo, muchas empresas están invirtiendo en investigación y desarrollo para comercializar esta tecnología. Pero se espera que para 2023 esté disponible en algunos vehículos.

Subtítulo 4: Últimos avances en tecnología de baterías:

El futuro de la energía de las baterías depende del avance de la tecnología que evoluciona cada vez con más eficiencia y competitividad, considerando el medio ambiente. Las baterías de los terminales móviles (smartphones, tablets, portátiles, etc.) han ido empujando los límites de la tecnología Litio-Ion a una mayor velocidad y alta densidad energética, como el ZenFone 4 Max con 5.000 mAh. En comparación con otros métodos de almacenamiento de energía para su posterior consumo como la combustión (gasolina, diesel, biodiesel, etanol, GNL, gas de síntesis) o las baterías químicas (plomo-ácido, níquel-hierro ...), la batería Litio-Ion tiene un densidad de energía reducida.

Debido a este mercado, pero también a la creciente necesidad de instalaciones de energía renovable y movilidad sin emisiones, las baterías se suman silenciosamente a la revolución tecnológica que seguramente cambiará la forma en que nos comunicamos, movemos y usamos la energía.