En la carrera por perfeccionar las baterías de estado sólido, cada pocas semanas, un nuevo laboratorio anuncia un avance prometedor. Estas baterías de próxima generación prometen vehículos eléctricos (VE) tan eficientes que eliminarían la necesidad de los vehículos de combustión interna.
Las nuevas celdas de estado sólido están diseñadas para ser más ligeras y compactas que las baterías de iones de litio utilizadas actualmente en los VE. También se espera que sean mucho más seguras, eliminando el riesgo de incendios, un problema raro pero difícil de extinguir en las baterías de iones de litio. Además, podrían almacenar mucha más energía, mitigando la preocupación por la autonomía y permitiendo que los VE recorran distancias de hasta 600 millas con una sola carga.
Las recargas rápidas, que actualmente tardan media hora o más, podrían reducirse a minutos con las baterías de estado sólido, acercándose a la velocidad de repostaje de un vehículo de gasolina.
Si bien esto puede sonar demasiado bueno para ser verdad, y lo es si se busca adquirir un VE con batería de estado sólido en el corto plazo, las promesas se vuelven más plausibles al mirar hacia el futuro. Jun Liu, científico de materiales de la Universidad de Washington y director del Innovation Center for Battery500 Consortium, una colaboración entre universidad, gobierno e industria para el desarrollo de baterías, señala que la industria tiene como objetivo realizar demostraciones de prototipos de baterías de estado sólido en vehículos para 2027 y lograr una comercialización a gran escala para 2030.
El desafío ya no es demostrar la viabilidad de las baterías de estado sólido, algo que se ha logrado en numerosos laboratorios a nivel mundial. El principal reto ahora es encontrar la manera de fabricar estos dispositivos a escala y a un costo aceptable.
Materiales superiónicos al rescate
Eric McCalla, quien estudia materiales para baterías en la Universidad McGill en Montreal y es coautor de un artículo sobre tecnología de baterías en el 2025 Annual Review of Materials Research, comenta que hasta hace poco, este rápido avance hacia la propulsión de vehículos eléctricos era casi inimaginable.
Hasta aproximadamente 2010, según McCalla, la batería de estado sólido parecía algo “realmente asombroso, si pudiéramos hacer que funcione”. Al igual que las baterías de VE actuales, se construiría con litio, un elemento insuperable en cuanto a la cantidad de carga que puede almacenar por gramo. Sin embargo, las baterías estándar de iones de litio utilizan un líquido, altamente inflamable, para permitir el paso fácil de partículas cargadas (iones) entre los electrodos positivo y negativo del dispositivo. El nuevo diseño de batería reemplazaría el líquido con un electrolito sólido que sería casi impermeable al fuego, al tiempo que permitiría una serie de otros cambios físicos y químicos que podrían hacer que la batería se cargue más rápido, sea más liviana y todo lo demás.
“Pero los requisitos de materiales para estos electrolitos sólidos estaban más allá del estado de la técnica”, dice McCalla. Después de todo, las baterías estándar de iones de litio tienen una buena razón para usar un electrolito líquido: les da a los átomos de litio ionizados en el interior un medio fluido para moverse a medida que se desplazan entre los dos electrodos de la batería. Este ciclo de ida y vuelta es cómo cualquier batería almacena y libera energía: el equivalente químico de bombear agua desde un depósito bajo hasta un lago de alta montaña, y luego dejar que vuelva a bajar a través de una turbina cada vez que se necesita energía. Esta nueva batería hipotética de alguna manera tendría que permitir que esos iones de litio fluyan con la misma libertad, pero a través de un sólido.
Esto parecía inútil para usos más grandes, como los vehículos eléctricos, dice McCalla. Se sabía que ciertos polímeros y otros sólidos dejaban pasar los iones, pero a velocidades que eran órdenes de magnitud más lentas que los electrolitos líquidos. En las últimas dos décadas, sin embargo, los investigadores han descubierto varias familias de compuestos ricos en litio que son “superiónicos”, lo que significa que algunos átomos se comportan como un sólido cristalino mientras que otros se comportan más como un líquido, y que pueden conducir iones de litio tan rápido como los electrolitos líquidos estándar, si no más rápido.
“Así que el cuello de botella de repente ya no es el cuello de botella”, dice McCalla.
Es cierto que fabricar estas baterías puede ser un desafío. Por ejemplo, algunos de los sólidos superiónicos son tan frágiles que requieren equipos especiales para su manipulación, mientras que otros deben procesarse en cámaras de humedad ultrabaja para que no reaccionen con el vapor de agua y generen gas de sulfuro de hidrógeno tóxico.
Aún así, el potencial repentinamente amplio de las baterías de estado sólido ha llevado a un aumento del dinero para investigación y desarrollo de las agencias de financiación de todo el mundo, sin mencionar el lanzamiento de múltiples empresas emergentes que trabajan en asociación con fabricantes de automóviles como Toyota, Volkswagen y muchos más. Aunque no todas las cifras son públicas, las inversiones en el desarrollo de baterías de estado sólido ya ascienden a miles de millones de dólares en todo el mundo.
“Todas las empresas automotrices han dicho que
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