A día de hoy no hay ninguna batería, ni para coches eléctricos ni para otros ‘dispositivos’, que combine una alta capacidad de almacenamiento energético con una alta velocidad de carga con seguridad plena. Sin embargo, ya sabemos que las baterías de estado sólido, gracias a que cuentan con un electrolito sólido no inflamable, conseguirán justo esto en los próximo años. Ahora bien, las baterías de estado sólido tienen también algunas limitaciones técnicas que, en Empa, acaban de romper con un interesante descubrimiento para las baterías de ‘próxima generación’ que efectivamente podrían usar los vehículos eléctricos.
Este descubrimiento de Yaroslav Romanyuk, y su equipo de investigadores, se basa en la experiencia de los científicos de Empa sobre dispositivos de energía fotovoltaica. En este sentido han podido comprobar que, como describen en la revista Communications Chemistry, la misma tecnología que se usa para crear delgadas películas para paneles fotovoltaicos, se puede usar también para crear delgadas películas para celdas de batería con electrolito sólido. Pero ¿para qué? Pues con la intención de apilar celdas con electrolito sólido que aumenten notablemente la densidad energética. El ‘truco’ está en que el paquete de batería se componga de celdas apiladas y conectadas entre sí con una conexión estable de aproximadamente cien veces menos el grosor de un cabello humano.
Rompen los límites de las baterías de estado sólido apilando sus celdas, más densidad energética y potencia de carga sin sacrificar su alta seguridad
Explican que esta tecnología se basa en apilar dos celdas de batería de electrolito sólido, una encima de otra, en el mismo ‘sustrato’. Y en realidad, la parte más complicada en este singular diseño de batería, que en cierto modo rompe los límites de las baterías de estado sólido, es precisamente la conexión entre celdas. Pero el equipo de investigación ha encontrado la solución para ello y multiplicando la densidad energética en un prometedor prototipo que sí, podría tener su aplicación en el futuro en el coche eléctrico. No obstante, tiene también sus propios problemas.
El primer prototipo del laboratorio tiene solo dos celdas apiladas, pero los científicos ya han hablado de sus planes para poder apilar varias celdas más, de modo que se puedan conseguir unas prestaciones todavía superiores a las que ya han demostrado. De hecho, en términos más concretos, ya han hablado de que ‘las simulaciones muestran que lo óptimo está en unas diez celdas apiladas’, así que en esto es precisamente en lo que se va a enfocar su línea de desarrollo a partir de ahora. De momento ya han conseguido que este prototipo se cargue en tan solo un minuto.
El problema del que hablábamos anteriormente es que la fabricación de estas innovadoras baterías de estado sólido conlleva unos enormes costes. Esta no es una tecnología que, como las baterías de sodio o las de tipo LMFP, tenga un coste precisamente reducido. Por eso, el equipo de investigación prevé que este tipo de baterías se pueda reservar para aplicaciones en las que la densidad energética y la potencia de carga sean requisitos críticos, así como la seguridad, pero el coste no esa un obstáculo. Para satélites, para drones o para aviones, y quién sabe si también para coches eléctricos de altas prestaciones.
Un aspecto del que no hablan con demasiado en detalle en la investigación es del diseño a nivel de paquete de batería, por ejemplo, en cuanto a la refrigeración de las celdas. El apilamiento de celdas debería afectar en algún modo a la temperatura de trabajo de estas celdas, pero no comentan detalles específicos al respecto. El dato más prometedor que ofrecen es que, efectivamente, con tan solo apilar dos celdas consiguen una carga completa en tan solo un minuto. Así que, si prevén que lo óptimo es apilar hasta diez celdas, quizá se puedan conseguir prestaciones mucho mejores que las mostradas hasta ahora.
