En la batería de un coche eléctrico hay varios datos clave como la densidad energética, que se traduce en autonomía, la potencia máxima de carga y la vida útil medida en ciclos de carga y descarga. Todos estos factores los mejora una batería de estado sólido frente a una de electrolito líquido, que son las que se están usando en la actualidad. Sin embargo, ahora, cuando estamos ya a pocos años de ver las primeras baterías de estado sólido en coches eléctricos, investigadores han encontrado un fallo en las mismas. Y resolverlo podría permitir que estas baterías sean casi irrompibles. Es decir, extender su vida útil hasta límites insospechados.
Aunque todavía no hay en el mercado ningún coche eléctrico con batería de estado sólido, falta poco tiempo para que esto ocurra. Y por suerte para su futuro, antes de que lleguen a producción han encontrado un fallo en este tipo de baterías. Igual que ocurre en las baterías de iones de litio actuales, los científicos habían detectado una progresiva degradación en las baterías de estado sólido. Una degradación mucho más lenta, sí, pero que también tenía lugar y no encontraban el porqué. Ahora sí que han detectado dónde está el origen de este tipo de baterías que, recordemos, pueden tener un ánodo y un cátodo idénticos a los de las baterías actuales, pero se diferencian por la utilización de un electrolito sólido que puede ser cerámico o de un vidrio denso.
Detectan un ‘fallo’ en las baterías de estado sólido y resolverlo podría hacerlas casi irrompibles
Los fallos en las baterías de estado sólido tienen tendencia a fallar precisamente por el electrolito, pero hasta ahora había parecido que este tipo de fallos sucedían por azar. El grupo de investigadores que nos ocupa, sin embargo, sospechaba que el origen podría no ser aleatorio sino más bien por cambios en la estructura cristalina del electrolito. Usaron el sincrotrón del Laboratorio Nacional de Argonne para producir potentes rayos X y observar la batería durante su funcionamiento, combinando esta tecnología con técnicas de difracción de alta energía para poder estudiar el comportamiento de esta estructura cristalina.
Y con lo que se encontraron es con que, efectivamente, hay pequeños fallos estructurales en los electrolitos que son los que conducen a fallos prematuros. Este tipo de microscópicas formas o estructuras diferenciadas pueden producir gradientes de tensión que son las que provocan que los iones se muevan en diferentes direcciones y evitando partes específicas de la celda. Las zonas en las que hay un mayor estrés, por una mayor cantidad de iones en movimiento, son las que pueden sufrir una degradación prematura. Así que, efectivamente, han encontrado el mayor fallo de las baterías de estado sólido cuando todavía ni siquiera se están usando a nivel comercial y a gran escala.
Los investigadores han explicado que es necesario ‘tener control sobre dónde y cómo se mueven los iones’ dentro de un electrolito para que, de este modo, se puedan fabricar baterías que duren miles y miles de ciclos de carga y descarga. Si se pudiera evitar por completo que existan estas irregularidades en la estructura cristalina del electrolito sólido de una batería, los científicos prevén que se podrían construir baterías de estado sólido para coches eléctricos con una vida útil extraordinariamente amplia. Y esto, evidentemente, también es mucho más ecológico que fabricar baterías con una duración limitada en el tiempo.
La uniformidad de esta estructura, a un nivel tan sumamente microscópico, ya se está tratando de controlar utilizando una serie de químicos denominados dopantes que sirven para estabilizar las formas cristalinas de los electrolitos. Aseguran los investigadores que ya hay sobre la mesa muchas hipótesis de técnicas que se podrían emplear para mantener esta situación bajo control, pero queda mucho por delante que investigar. Así que ya podemos tener por seguro que, aunque la próxima gran evolución del coche eléctrico son las baterías de estado sólido, también habrá importantes evoluciones que afecten a este tipo de baterías en el futuro.
