La ansiedad por la autonomía es el mayor reto para cambiar los coches de gasolina por vehículos de nueva energía. Actualmente, hay tecnologías de carga rápida, pero su alcance es limitado. Para realmente mejorar la autonomía, necesitamos baterías de alta densidad de energía.
China, Japón, Corea del Sur y Europa están trabajando en tecnologías de estado sólido. Estos lugares usan diferentes métodos técnicos: Europa usa polímeros, Japón y Corea del Sur prefieren sulfuros, y China opta por óxidos.
Principales Conclusiones
- La ansiedad por la autonomía es el principal obstáculo para la adopción de los vehículos eléctricos.
- Las regiones líderes en el desarrollo de baterías de estado sólido tienen enfoques tecnológicos diferentes: polímeros en Europa, sulfuros en Japón y Corea del Sur, y óxidos en China.
- Las baterías de estado sólido prometen mayor densidad energética para resolver los problemas de autonomía de los vehículos eléctricos.
- Los fabricantes de automóviles y de baterías están invirtiendo fuertemente en la investigación y desarrollo de esta tecnología.
- La comercialización a gran escala de las baterías de estado sólido dependerá de superar los desafíos técnicos y de costos.
Introducción a las Baterías de Estado Sólido
Las baterías de estado sólido son una tecnología clave para el futuro de los autos eléctricos. Ofrecen más energía, seguridad mejorada y duran más que las baterías actuales. Aun así, hay desafíos técnicos que frenan su uso a gran escala.
Ventajas Prometedoras de las Baterías de Estado Sólido
Estas nuevas baterías guardan mucha más energía que las actuales. Eso significa que los carros eléctricos podrían andar mucho más tiempo sin cargar. Además, se recargarían en minutos, no en horas. También son más amigables con el ambiente, ya que usan menos materiales costosos y dañinos.
Desafíos Actuales en el Desarrollo de las Baterías de Estado Sólido
Pese a sus ventajas, hay problemas que resolver. La baja eficiencia de ciertos materiales en Europa limita estas baterías. La dificultad para producirlas en Japón y Corea y los problemas con materiales en China también son desafíos.
Líderes Europeos en Baterías de Polímero
El grupo francés Bolloré se adelantó al usar baterías de polímero en el Bluecar. Este coche solo podía viajar 120 km con una carga, mientras que un Tesla Model 3 alcanzaba 400 km. La diferencia estaba en que las baterías de Bolloré usaban polímeros, que son menos eficientes.
El Grupo Bolloré y su Vehículo Eléctrico Bluecar
Para resolver este problema, Volkswagen se unió a QuantumScape, líder en baterías de polímero. Querían mejorar la movilidad sostenible y la eficiencia energética de sus coches.
Colaboraciones con Empresas Punteras como QuantumScape
Esta unión busca aprovechar el trabajo de los principales fabricantes de baterías. Juntos, quieren aumentar la energía de las baterías y superar los retos tecnológicos.
Gigantes Japoneses y Coreanos Apuestan por los Sulfuros
Empresas de energía limpia en Japón y Corea eligen los sulfuros para sus baterías. Estos materiales son muy conductivos. Sin embargo, su forma y los materiales raros necesarios dificultan su producción en masa.
Liderazgo de Toyota en Patentes de Baterías de Sulfuro
Toyota destaca en patentes de baterías de sulfuro con 1,331 registros. Ha creado una batería especial que permite viajar 1,200 km y cargar en 10 minutos. Planea lanzarla en el mercado para el 2025.
China y su Enfoque en los Óxidos
En China, las empresas nacionales como NIO y Dongfeng usan baterías de estado semisólido avanzadas. Estas baterías están hechas con óxidos. Sin embargo, las baterías de estado sólido tienen problemas con su densidad energética debido a la dureza y al flujo iónico.
Para resolver esto, los investigadores chinos han creado el oxicloruro de litio y circonio. Esta nueva sustancia mejora la conductividad iónica y la flexibilidad. Además, es más barata que los óxidos y sulfuros tradicionales.
Fabricantes Chinos Implementan Baterías de Estado Semisólido
Las compañías chinas están a la vanguardia con baterías de estado semisólido. Un ejemplo son las baterías de NIO. Con una densidad energética de 360 Wh/kg y 150 kWh de capacidad, pueden llevar a los autos más de 1,000 kilómetros.
Nuevas Investigaciones con Oxicloruro de Litio y Circonio
Investigadores chinos han trabajado para mejorar las baterías. Han creado el oxicloruro de litio y circonio. Este material destaca por su mejor conductividad iónica, flexibilidad y menor costo. Es una gran oportunidad para los vehículos eléctricos en el futuro.
Nuevas Baterías de Estado Sólido: ¿El Futuro de los Eléctricos?
Las nuevas baterías de estado sólido pueden resolver problemas como la autonomía limitada y los tiempos largos de carga de los vehículos eléctricos. Cada región del mundo está experimentando con distintas tecnologías. Europa está en busca de soluciones con polímeros, mientras que en Japón y Corea del Sur se enfocan en sulfuros y en China en óxidos.
A pesar de los desafíos técnicos y de costos, los avances en materiales y procesos de fabricación acercan la comercialización masiva. Esto cambiará el futuro de la movilidad eléctrica.
En términos de patentes de baterías de estado sólido a base de sulfuro, Toyota lidera con 1,331 patentes. A partir de 2025, planean tener vehículos con una autonomía de 1,200 kilómetros y tiempos de carga de 10 minutos. Panasonic Holdings y Showa Shell Sekiyu también lideran la investigación.
En China, ya hay baterías de estado semisólido con óxidos como electrolitos. Modelos como el ES6 de NIO, el E70 de Dongfeng y el Zhui Feng de Lantu muestran el avance. Por otro lado, Europa se enfoca en polímeros. Aunque son líderes en producción, la baja conductividad de estos materiales frena su uso amplio.
Los desafíos tecnológicos y de costos aún persisten para las baterías de estado sólido. Sin embargo, los avances en innovación en baterías y almacenamiento de energía acercan su comercialización masiva. Esto podría revolucionar la movilidad sostenible y la eficiencia energética de los vehículos eléctricos pronto.
Retos de la Densidad Energética y Autonomía
Hoy en día, la preocupación por la autonomía frena el uso masivo de los vehículos eléctricos. Esto, a pesar de los avances en carga rápida. Las baterías líquidas como las de iones de litio aún tienen limitaciones en densidad energética.
Baterías Líquidas Actuales y sus Limitaciones
Las baterías de iones de litio son usuales en los vehículos eléctricos actuales. Poseen una densidad energética baja. Esto limita su autonomía, haciéndola más corta que la de coches a gasolina. Es un gran desafío para la movilidad eléctrica.
Baterías de Estado Sólido como Solución Potencial
Las baterías de estado sólido prometen una densidad energética superior. Esto se traduce en más autonomía para los vehículos eléctricos. Tienen el poder de cambiar la movilidad del mañana hacia un camino más sostenible.
Seguridad y Estabilidad de las Baterías
El desarrollo de las baterías de estado sólido enfrenta retos importantes. Es crucial asegurar su seguridad y estabilidad. Un problema común es la formación de dendritas. Estas son pequeñas estructuras que pueden llevar a cortocircuitos. Para enfrentar esto, investigadores en Japón han creado un nuevo sistema. Este sistema usa titanato de litio y dióxido de litio y vanadio. Ayuda a evitar que se formen dendritas. Así, mejora la estabilidad de las baterías.
Prevención de Dendritas y Cortocircuitos
Las dendritas representan un gran desafío para las baterías de estado sólido. Pueden causar cortocircuitos muy peligrosos. Esto afecta la seguridad de las fuentes de energía. Los avances en titanato de litio y dióxido de litio y vanadio son prometedores. Han mostrado ser efectivos en impedir que se formen dendritas. Estos avances mejoran la estabilidad de las baterías.
Nuevos Avances en Materiales Estables
No solo se trabaja en evitar las dendritas. Los investigadores buscan nuevos materiales para hacer las baterías de estado sólido más estables. Han logrado progresos notables. El sistema binario mencionado antes es un buen ejemplo. Ofrece más facilidad de manejo de iones de litio sin cambios bruscos. Estos avances contribuyen a hacer las baterías más seguras. Así, se acercan a un uso más extendido.
Procesos de Fabricación y Costos
Fabricar baterías de estado sólido es más difícil que hacerlo con las baterías líquidas. Esto desafía su producción en masa y sus costos. Por ejemplo, hacer un electrolito sólido de sulfuro, Li2S, puede llegar a costar entre $1,500 y $2,000 por kg. En cambio, con electrolitos líquidos, sería de menos de $10 por kg.
Así, un electrolito de sulfuro sale más de 150 veces lo que cuesta el de iones de litio. Por esto, los precios de los coches eléctricos con esta nueva tecnología pueden ser más altos.
Complejidad de la Producción de Baterías de Estado Sólido
Las baterías de estado sólido tienen ventajas, pero son más difíciles y caras de hacer que las líquidas. Este reto hace que sea difícil expandirse en el mercado de vehículos eléctricos.
Impacto en los Precios de los Vehículos Eléctricos
El alto costo y la complicación en hacer baterías de estado sólido sumarán más al precio de los coches eléctricos. Esto desafía la meta de hacer estos coches más accesibles para todos. Además, frena la transición hacia una movilidad eléctrica más amigable con el medio ambiente.
FAQ
¿Cuáles son las principales ventajas de las baterías de estado sólido?
¿Cuáles son los principales desafíos actuales en el desarrollo de las baterías de estado sólido?
¿Qué enfoques tecnológicos han adoptado diferentes regiones para las baterías de estado sólido?
¿Cuáles son los avances de Toyota en baterías de estado sólido a base de sulfuro?
¿Cómo han abordado las empresas chinas el desarrollo de baterías de estado sólido?
¿Cuáles son los principales retos en cuanto a la densidad energética y autonomía de los vehículos eléctricos?
¿Cuáles son los desafíos en términos de seguridad y estabilidad de las baterías de estado sólido?
¿Cuáles son los desafíos en la producción y los costos de las baterías de estado sólido?
Enlaces de origen
- https://manlybattery.com/es/batería-de-estado-sólido-el-futuro-de-los-vehículos-eléctricos/
- https://www.xataka.com/movilidad/baterias-estado-solido-prometen-ser-futuro-coche-electrico-cientificos-japoneses-han-dado-paso-clave
- https://blog.placetoplug.com/es/entrada/nuevas-baterias-de-estado-solido-5eb57360074d
- https://www.hibridosyelectricos.com/coches/7-razones-baterias-solidas-futuro-coches-electricos_70344_102.html
- https://cicenergigune.com/es/blog/Michel-armand-baterias-estado-solido-investigar-sostenibiliad-densidad-energetica-seguridad
- https://www.ctif.org/es/news/baterias-de-estado-solido-y-nueva-tecnologia-de-la-nasa-se-acabaran-pronto-las-baterias-de
- https://www.securities.io/es/Las-10-principales-acciones-de-baterías-para-invertir/
- https://www.redalyc.org/journal/145/14560146001/html/
- https://forococheselectricos.com/2024/04/bateria-definitiva-celda-estado-solido-autonomia-2000-kilometros.html
- https://forococheselectricos.com/2024/02/china-pierde-primer-puesto-ranking-suministro-baterias-litio.html
- https://harveypoweress.com/sp/top100-china-lithium-battery-manufacturer/
- https://es.wired.com/articulos/de-sodio-o-de-estado-solido-la-lucha-por-encontrar-el-santo-grial-de-las-baterias-para-autos-electricos
- https://www.motorpasion.com/industria/bateria-estado-solido-coche-electrico-retos-ri-2022
- https://openroom.fundacionrepsol.com/es/contenidos/los-retos-tecnologicos-de-la-movilidad-electrica/
- https://computerhoy.com/motor/baterias-estado-solido-revolucionaran-coches-electricos-1377868
- https://www.codigo-tecnologia.com/el-futuro-de-las-baterías-para-vehículos-eléctricos
