Muchos de nosotros no nos detenemos a pensar mucho en las baterías de nuestros dispositivos. Podemos maldecirlos por agotarse demasiado rápido, o a nosotros mismos por no tener un cargador disponible cuando lo necesitamos, pero en su mayor parte lo enchufamos, alcanzamos el 100%, lo desenchufamos y nos olvidamos. Sin embargo, el hecho es que la batería es un componente tan importante e intrincado como cualquier otro en un dispositivo.
En una batería familiar de iones de litio, creación del difunto y brillante John Goodenough, los electrolitos están en forma líquida. La innovación más reciente de la batería de estado sólido utiliza esos electrolitos de manera similar, pero en cambio están en forma sólida. El cambio no altera fundamentalmente la forma en que funciona dicha batería, pero tiene el potencial de proporcionar una forma más eficiente de alimentar nuestros dispositivos.
Esto es lo que distingue a una batería de estado sólido y una introducción al potencial que tiene la tecnología.
¿Cómo funcionan las baterías de estado sólido?
Las baterías de iones de litio alimentan los dispositivos separando las corrientes negativas y positivas y utilizando el movimiento de los iones de litio para crear electrones. Esta conexión luego envía electricidad al dispositivo que se está cargando o alimentando, entre las reservas de corriente positiva y negativa.
Los electrolitos utilizados en este tipo de baterías están en forma líquida para facilitar el movimiento y la reacción. Lo que pretende hacer una batería de estado sólido es producir energía utilizando el mismo proceso, sin pérdida de rendimiento. En efecto, estos nuevos tipos de baterías funcionan de la misma manera, pero la naturaleza sólida del electrolito hace que el interior de la batería pueda ser aerodinámico: No se requieren medidas de seguridad en el interior para contener líquido. Lo que esto significa es que la densidad de energía potencial de una batería de estado sólido es mayor. En resumen, puede funcionar de manera más eficiente porque la mayoría de sus componentes interiores están dedicados únicamente a la funcionalidad.
Este potencial aumento de la eficiencia no se puede exagerar: en marzo de 2022, Noticias del MIT informó que, al eliminar el líquido de la ecuación, el resultado final no sería tan volátil si la batería se viera comprometida (tales problemas con las baterías de iones de litio causaron el infame retiro del mercado de la computadora portátil Dell en 2006). Tal batería también podría entregar el doble de energía que una actual comparable.
Parece que una batería de estado sólido superará a una batería estándar de iones de litio del mismo tamaño, pero hay trampas en la nueva tecnología.
Los problemas con las baterías de estado sólido
En septiembre de 2020, Gene Berdichevsky y Gleb Yushin de Sila publicaron «El futuro del almacenamiento de energía: hacia una batería perfecta a escala global». Señalaron que las baterías de estado sólido corren el riesgo de que el metal del revestimiento produzca dendritas, lo que podría dañar los componentes internos y resultar muy peligroso. Los autores también afirmaron que el ion de litio, al ser una potencia tan poderosa, es la tecnología en la que ha estado invirtiendo el sector manufacturero: «Para 2030 habrá 2.000 GWh de capacidad de producción en todo el mundo con los que (la tecnología de estado sólido) será incompatible», afirman. estimar.
La creación de baterías de estado sólido es un proceso especializado y, por lo tanto, costoso que la industria no ha abordado ampliamente. Sin embargo, en el tiempo transcurrido desde el dudoso análisis de la tecnología de Berdichevsky y Yushin, se han logrado avances críticos. Documento de 2022 de Younggyu Kim et al. «Evitar el CO2 mejora la estabilidad térmica en la interfaz del electrolito Li7La3Zr2O12 con cátodos de óxido en capas» por ejemplo, sugiere que «es necesario eliminar el CO2 y minimizar el H2O(g) durante la sinterización para obtener un buen contacto en la interfaz LLZO|cátodo sin formar fases secundarias».
La sinterización, que implica aplicar un calor tremendo a las capas para solidificarlas juntas, es uno de esos elementos especializados en la creación de baterías de estado sólido. Si se pueden resolver inconvenientes como estos, como sugiere el estudio, y se reducen los costos de fabricación, quizás las baterías de estado sólido demuestren ser dominantes en el futuro cercano después de todo.