Investigadores y empresas están avanzando en baterías de estado sólido, que prometen vehículos eléctricos más seguros, de mayor alcance y con carga más rápida. Los prototipos podrían aparecer en vehículos para 2027, con una comercialización dirigida para 2030. Los desafíos de fabricación siguen siendo el principal obstáculo a pesar de los avances en materiales superiónicos.
Las baterías de estado sólido representan una tecnología de próxima generación para vehículos eléctricos (VE), diseñadas para ser más ligeras, compactas y seguras que las baterías de iones de litio actuales al reemplazar los electrolitos líquidos inflamables con sólidos. Estas baterías podrían permitir que los VE recorran entre 400 y 600 millas con una sola carga y se recarguen en minutos, abordando la ansiedad por el alcance y los tiempos de carga que actualmente toman media hora o más.
La viabilidad de las baterías de estado sólido ha sido demostrada en laboratorios de todo el mundo, pero escalar la producción a costos aceptables es el desafío clave. 'Si miras lo que la industria está publicando como hoja de ruta, dicen que intentarán demostraciones de prototipos reales de baterías de estado sólido en sus vehículos para 2027 e intentarán una comercialización a gran escala para 2030', dice Jun Liu, científico de materiales en la Universidad de Washington.
Avances en materiales superiónicos, descubiertos en las últimas dos décadas, permiten que los iones de litio conduzcan tan rápido como en electrolitos líquidos, o más rápido. Estos materiales permiten una mayor densidad de energía, potencialmente utilizando ánodos de metal de litio que almacenan 10 veces más energía por gramo que los ánodos de grafito en baterías de iones de litio. Tales ánodos evitan problemas como la formación de dendritas, que pueden causar cortocircuitos o incendios en sistemas basados en líquidos.
Las baterías de iones de litio, optimizadas durante 30 años, ahora cuestan $115 por kilovatio-hora a abril de 2025, bajando desde $7.500 en 1991, con proyecciones a $80 para 2030. Alimentan la mayoría de los VE hoy, con tasas de incendio de alrededor de 25 por 100.000 vehículos vendidos, mucho más bajas que 1.500 para autos de gasolina. Sin embargo, los estancamientos en el rendimiento en velocidad de carga y densidad de energía crean oportunidades para la tecnología de estado sólido.
Las inversiones en el desarrollo de estado sólido alcanzan miles de millones a nivel global, con asociaciones que involucran a Toyota, Volkswagen y startups como QuantumScape. Los electrolitos de sulfuro, sensibles a la humedad y potencialmente tóxicos si se rompen, son contendientes tempranos para la integración en líneas de fabricación existentes. Las alternativas de óxido ofrecen estabilidad pero requieren manejo especializado debido a su fragilidad.
'Toda compañía automotriz ha dicho que las baterías de estado sólido son el futuro', nota Eric Wachsman de la Universidad de Maryland. La adopción temprana puede dirigirse a aplicaciones de alto rendimiento como VE, drones y aviación electrificada, donde se requiere mayor energía, potencia y seguridad. China domina el 70% de la producción de iones de litio, haciendo del estado sólido una oportunidad estratégica para otras naciones.