Las baterías de estado sólido utilizan un electrolito sólido para facilitar el flujo de carga eléctrica entre el extremo con carga positiva (el cátodo) y el extremo con carga negativa (el ánodo). Los últimos avances han generado un gran interés de los fabricantes de equipos originales por las baterías de estado sólido, ya que tienen el potencial de resolver algunos de los mayores retos a los que se enfrentan los vehículos eléctricos (VE), como la autonomía y la vida útil de las baterías.
En 2021, Nissan anunció sus planes de iniciar la producción de vehículos con tecnología propia de baterías de estado sólido para finales de la década y afirmó que las nuevas baterías se cargarán un 66% más rápido que las tradicionales. Combinadas con programas de gestión de baterías y componentes de alto voltaje, las baterías de estado sólido podrían cargarse en tan sólo 10 minutos. Los largos tiempos de carga contribuyen a la ansiedad por la autonomía que los consumidores citan como la principal razón de su reticencia a comprar un VE.
También contribuyen a la ansiedad por la autonomía las limitaciones en la cantidad de energía que pueden almacenar las baterías. La mayor ventaja de la gasolina es que tiene una densidad energética muy alta, con 47,5 MJ de energía por kilo. Eso es unas 100 veces la densidad energética de las baterías de iones de litio. Los vehículos eléctricos son ahora más eficientes que los de gasolina a la hora de convertir la energía en movimiento, pero los ingenieros también están buscando formas de aumentar la densidad energética de las baterías. Las baterías de estado sólido podrían ser la solución, gracias a la alta densidad energética del litio metálico.
En asociación con Panasonic, Toyota anunció una inversión de 13.600 millones de dólares en diversas tecnologías de baterías en 2021, incluyendo desarrollos en una opción de estado sólido, lo que podría duplicar la autonomía de sus vehículos eléctricos sin aumentar el tamaño de sus paquetes de baterías. Por ejemplo, el SUV bZ4X de Toyota podría ampliar su autonomía de 250 millas a aproximadamente 500 millas, superando la media de los vehículos con motor de combustión interna.
Mayor duración de la batería
Uno de los mayores retos a la hora de desarrollar baterías de estado sólido viables es crear un separador estable que evite el contacto físico entre el ánodo y el cátodo. Sin embargo, los nuevos avances podrían eliminar este obstáculo. Volkswagen ha incrementado su inversión en el desarrollador de baterías QuantumScape, una empresa que promete ampliar la vida útil de las baterías de los vehículos eléctricos con un material separador cerámico patentado. Los estudios estiman que la vida media de un paquete de baterías para vehículos eléctricos es de unos 320.000 kilómetros, pero las pruebas de QuantumScape en celdas de una sola capa han demostrado una tasa de retención del 90% de la capacidad de carga después de 1.000 ciclos de carga/descarga, lo que equivale a conducir más de 300.000 kilómetros en un vehículo eléctrico con una autonomía de 300 millas.
Por su parte, Solid Power, el fabricante de baterías respaldado por BMW y Ford, ha demostrado recientemente la durabilidad de las baterías de estado sólido. Cuando se pincharon las celdas completamente cargadas, las baterías de estado sólido probadas presentaron temperaturas ligeramente elevadas, pero no hubo llamas ni desprendimiento de materiales. Otros escenarios de prueba, como la sobrecarga y el cortocircuito, tampoco revelaron ningún problema de seguridad.
Arquitectura de vehículos preparada para el futuro
En Aptiv no fabricamos baterías, sino que diseñamos las soluciones que permiten a los fabricantes de equipos originales sacar el máximo partido a cada generación de baterías, desde las entradas de carga con refrigeración activa y pasiva hasta las tecnologías optimizadas de alto voltaje, incluidas las barras colectoras y los cables de aluminio. Además, todos los conectores de alto voltaje de Aptiv están diseñados para soportar hasta 1.000 V, lo que supera con creces el estándar del sector.
El centro técnico de Aptiv en Indiana está construyendo un laboratorio dedicado a probar las tecnologías de baterías emergentes y está desarrollando algoritmos para permitir la carga rápida y garantizar el mejor rendimiento de las químicas de las baterías actuales. A medida que los nuevos desarrollos de baterías se convierten en la corriente principal, los fabricantes de equipos originales necesitan un socio que entienda cómo interactúan las baterías con la arquitectura eléctrica/electrónica más amplia del vehículo.