La batería de estado sólido, en realidad, es una evolución de la batería de iones de litio. La diferencia clave está en que el electrolito de la batería de estado sólido no es un líquido conductor entre el ánodo y el cátodo, sino que el electrolito es un sólido conductor de la energía eléctrica. El principio químico y la estructura son iguales en esencia, pero el hecho de que el electrolito sea un material –o material compuesto- sólido aporta importantes ventajas frente a las baterías de iones de litio convencionales.
En una batería de iones de litio convencional hay dos electrodos metálicos, o de material compuesto, que conforman el ánodo y el cátodo, respectivamente. Estos dos electrodos están inmersos en el electrolito, que es un líquido conductor. Y el conjunto de estos componentes conforma lo que se denomina como celda. Un conjunto de celdas es lo que, en definitiva, forma una batería de iones de litio al completo. En este tipo de baterías de iones de litio convencionales el electrolito es una sal de litio que permite la reacción química reversible entre el ánodo y el cátodo.
La batería de estado sólido y el coche eléctrico
Una batería de estado sólido sigue estos mismos principios, pero el electrolito es sólido. Las investigaciones y desarrollos iniciales, en el entorno de las baterías de estado sólido, han estado empleando un electrolito de cristal que facilita la producción en serie, y de forma masiva, de este tipo de celdas y baterías para coches eléctricos –y otros dispositivos electrónicos-. Sin embargo, hay otras investigaciones y desarrollos que emplean otros electrolitos sólidos como, por ejemplo, nanohilos de oro envueltos en manganeso y recubiertos de gel.
Este tipo de baterías es importante para los coches eléctricos de forma especial, aunque aporta ventajas a cualquier dispositivo electrónico. Frente a las baterías de iones de litio convencionales, las baterías de estado sólido no sufren la degradación del separador que hay entre el ánodo y cátodo. En las baterías de ion-litio ‘clásicas’, esta degradación va solidificando el litio líquido de forma progresiva con cada ciclo de carga y de descarga, creando dendritas que reducen poco a poco las prestaciones de la batería. Y que, además, suponen un problema de seguridad en tanto que puede acabar produciéndose sobrecalentamiento, cortocircuito o incluso explosión en los casos más graves.
El uso de un electrolito sólido de cristal, en las baterías de estado sólido, permite el uso de un ánodo de metal alcalino, y esto se traduce en una mayor densidad energética, además de la reducción del riesgo de producción de dendritas. Por otro lado, la temperatura de funcionamiento amplía su rango llegando a los -20ºC sin pérdidas de prestaciones. En definitiva, una batería de estado sólido puede dar una mayor densidad energética y, por lo tanto, en coches eléctricos ofrecer más autonomía, tiempos de carga más rápidos y mayor seguridad.
El electrolito sólido de una batería de este tipo no tiene por qué ser de cristal. La utilización de este, y de otros materiales, permite que un coche eléctrico pueda montar una batería con hasta tres veces más energía eléctrica ocupando el mismo volumen y llegando incluso a reducir su peso. En caso de accidente, el riesgo de incendio es destacablemente menor que en vehículos eléctricos con batería de iones de litio y, además, los tiempos de recarga se reducen de manera considerable.