NeoFronteras

Se necesita que se despejen una serie de dudas antes de la implantación de la baterías de estado sólido de litio metálico.

La próxima generación de baterías para vehículos eléctricos podría surgir en forma de tecnología de estado sólido de litio metálico. Tendrían mayor capacidad y seguridad mejorada.

Pero deben responderse las preguntas clave sobre esta prometedora fuente de alimentación antes de que pueda estás baterías den el salto del laboratorio a las fábricas. Según los investigadores de la Universidad de Michigan que han realizado un estudio al respecto, si se quiere llevar los vehículos eléctricos a una mayor parte de la población, deben responderse rápidamente esas preguntas.

Jeff Sakamoto y Neil Dasgupta han sido investigadores líderes en baterías de estado sólido de litio metálico durante la última década. En un artículo en la revista Joule plantean las principales cuestiones a las que se enfrenta esta tecnología. Para desarrollar estas preguntas trabajaron en estrecha colaboración con líderes de la industria del automóvil.

Los principales fabricantes de automóviles apuestan por los vehículos eléctricos y muchos anuncian planes para eliminar gradualmente los automóviles con motor de explosión interna en los próximos años. Las baterías de iones de litio permitieron los primeros vehículos eléctricos y siguen siendo la fuente de alimentación más común de los últimos modelos que salen de las líneas de montaje.

Esas baterías de iones de litio se están acercando a su máximo rendimiento en términos de una sola carga. Además, vienen con la necesidad de haya un sistema de gestión pesado y voluminoso. Dispositivo sin el cual existe el riesgo de que se produzcan incendios a bordo. Mediante la utilización de litio metálico para el ánodo de la batería junto con una cerámica que actúa como electrolito, los investigadores han demostrado que es posible duplicar la capacidad de carga para el mismo tamaño de batería y, al mismo tiempo, reducir drásticamente el riesgo de incendio.

«Durante la última década se logró un tremendo progreso en el avance de las baterías de estado sólido de litio metálico. Sin embargo, quedan varios desafíos en el camino hacia la comercialización de la tecnología, especialmente para los vehículos eléctricos», dice Sakamoto.

Las preguntas que deben responderse, según los investigadores, incluyen las siguientes:

¿Cómo podemos producir masivamente frágiles cerámicas en forma de hojas delgadas como el papel que requieren las baterías de litio metálico?

¿El uso de cerámica de las baterías de litio metálico, que requieren energía para calentarlas a más de 2000 grados Fahrenheit durante su fabricación, compensa sus beneficios ambientales en los vehículos eléctricos?

¿Se pueden adaptar tanto la cerámica como el proceso utilizado para fabricarlas para que se tenga en cuenta los defectos, como el agrietamiento, de una manera que no obligue a los fabricantes de baterías y de automóviles a renovar drásticamente sus operaciones?

Una batería de estado sólido de litio metálico no requeriría el sistema de gestión de baterías pesado y voluminoso que necesitan las baterías de iones de litio para mantener la durabilidad y reducir el riesgo de incendio. ¿Cómo afectará la reducción de masa y volumen del sistema de gestión de baterías, o su eliminación por completo, al rendimiento y la durabilidad de una batería de estado sólido?

El litio metálico debe estar en contacto constante con el electrolito cerámico, lo que significa que se necesita hardware adicional que aplique presión para así mantener el contacto. ¿Qué significará este aspcto para el rendimiento de la batería?

Sakamoto, que tiene su propia empresa centrada en baterías de estado sólido de litio metálico, dice que la tecnología está teniendo un buen empuje en este momento, pero añade que este entusiasmo no debe adelantarse a su propia implantación.

Sakamoto y Dasgupta sólo abordan el tema de la adopción de las baterías de estado sólido de litio metálico en lugar de las de iones de litio. Pero hay muchos más aspectos que no tratan y que podríamos añadir aquí.

Gran parte de la energía que los humanos producimos no es eléctrica, sino que procede del consumo directo de combustibles fósiles. Entre otros usos está el transporte de mercancía y la producción agrícola, que son fundamentales, pero que no son electrificables fácilmente.

Parte de la energía eléctrica se produce a través de combustibles fósiles, por lo que el uso del automóvil eléctrico sólo deslocaliza las emisiones.

Implantar una infraestructura de recarga de baterías es una empresa colosal, así como la generación de la energía eléctrica necesaria para alimentar esa red de recarga. Si se quiere hacer mediante fuentes de energías renovables está el problema de que los lugares en los que la eólica o la solar son rentables están ya escaseando.

A esto hay que añadir los límites geológicos. La corteza terrestre es caprichosa y algunos elementos, además de ser escasos, están mal repartidos. Es prácticamente imposible suplir de cobalto, neodimio o litio al ritmo que sería necesario para cumplir con las metas de electrificación. Tampoco hay suficiente uranio como para suplir la demanda de energía nuclear más allá de unas pocas décadas.

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Fuentes y referencias:
Artículo original.
Foto: University of Michigan.