Enorme avance en las baterías de estado sólido fabricadas con cerámica

Enorme avance en las baterías de estado sólido fabricadas con cerámica

Las baterías se han convertido rápidamente en la columna vertebral de diversos avances tecnológicos desde su creación.

La tecnología de las baterías está en constante iteración en su camino hacia una mayor ligereza, rapidez y seguridad para la unidad de reserva de energía, que es la dirección del desarrollo de las baterías de plomo-ácido a las de iones de litio, y de éstas a las de estado sólido.

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    Desarrollo de la tecnología de pilas de estado sólido

    En 2022, la taiwanesa Gogoro presentó lo que se dice que es la primera batería de litio-cerámica de estado sólido desmontable y reemplazable del mundo para vehículos de dos ruedas, como los e-bike.

    Además, un nuevo estudio echa por tierra la suposición de que añadir electrolitos líquidos para mejorar el rendimiento haría inseguras las baterías de estado sólido, y concluye que son más potentes y seguras que las tradicionales de iones de litio.

    Aston Martin y Britishvolt han firmado un acuerdo para desarrollar una nueva tecnología de células de batería de alto rendimiento.

    La primera batería de litio-cerámica del mundo'desmontable y sustituible

    Mientras tanto, la preocupación de la industria en torno a la cadena de suministro de vehículos eléctricos sigue creciendo.

    Aunque la tecnología de las baterías de estado sólido aún está relativamente poco probada, muchos fabricantes de automóviles tradicionales, como Toyota y Volkswagen, han realizado grandes inversiones en dispositivos de baterías de estado sólido.

    Por su parte, el fabricante de scooters eléctricos Gogoro ha presentado un prototipo de batería de litio-cerámica de estado sólido para el intercambio de baterías de vehículos de dos ruedas.

    El prototipo se ha desarrollado en colaboración con ProLogium, una empresa especializada en baterías de estado sólido, que recientemente se asoció con el fabricante alemán de automóviles de lujo Mercedes-Benz para desarrollar una serie de turismos propulsados por este tipo de baterías.

    La batería de estado sólido de Gogoro se anuncia como la primera de su clase en el mundo, con una capacidad estimada de 2,5 kWh, muy superior a las actuales baterías de recambio desmontables que utilizan tecnología de iones de litio y líquido.

    La noticia del lanzamiento de este prototipo es especialmente importante para el mercado chino de Taiwán, ya que el servicio de intercambio de baterías de Gogoro alimentará 95% de todos los vehículos eléctricos de dos ruedas.

    Desarrollo de la tecnología de pilas de estado sólido

    El nuevo prototipo de Gogoro puede integrarse en la red de vehículos y baterías del fabricante, que consta de 10.000 estaciones de intercambio de baterías en más de 2.300 ubicaciones que prestan servicio a más de 450.000 usuarios.

    Según el fabricante, el número de estaciones de intercambio de baterías casi iguala al de surtidores de gasolina y se espera que supere a este último en un futuro próximo.

    Un estudio dirigido por los Laboratorios Nacionales Sandia (SNL) del Departamento de Energía de EE.UU. ha desmentido la suposición, largamente sostenida, de que añadir algún electrolito líquido a una batería de estado sólido la haría insegura.

    En cambio, el equipo descubrió que, en muchos casos, una pequeña cantidad de electrolito líquido no afecta a la seguridad de las baterías de estado sólido y puede, a su vez, resolver uno de los principales problemas de esta química -la fase intermedia sólido-electrolito-, lo que significa que añadir un poco de electrolito líquido puede mejorar drásticamente el rendimiento siendo insignificante, lo que podría ayudar a salvar la distancia que separa la comercialización en las industrias del vehículo eléctrico y el almacenamiento de energía.

    A menudo se afirma que las baterías de estado sólido son más seguras que las de iones de litio, y el estudio de SNL llegó a la conclusión de que esto es cierto en caso de que falle una fuente de calor externa.

    baterías de estado sólido frente a baterías de ión-litio

    Sin embargo, cuando los investigadores exploraron los límites superiores de liberación de calor y aumento de temperatura en varios escenarios de fallo y configuraciones de batería, también descubrieron que las baterías de litio-metal-ánodo de estado sólido no son necesariamente más seguras en escenarios de fallo por cortocircuito o cuando la integridad del electrolito sólido se ve comprometida.

    Es más, en las configuraciones con ánodos de litio-metal, descubrieron que las baterías de estado sólido experimentaban mayores aumentos de temperatura que las de iones de litio, ya que las primeras producían la misma cantidad de calor en una masa y un volumen menores.

    En la actualidad, la tecnología más madura en baterías son las de plomo-ácido. Las más utilizadas son las de iones de litio, y las que tienen más potencial de desarrollo deberían ser las baterías de estado sólido.

    Las pilas de estado sólido son la próxima generación de tecnología de pilas

    Aunque todavía está en fase de investigación y desarrollo, tiene las ventajas que las dos primeras generaciones de tecnología de baterías no tienen, o quizá se pueda decir que las baterías de estado sólido son la próxima generación de tecnología de baterías.

    La aparición de baterías de iones de litio para teléfonos móviles, cámaras fotográficas, cámaras de vídeo portátiles e incluso vehículos eléctricos, como el baterías de bicicletas eléctricas y otros campos a partir de ahora en la era de la nueva energía portátil, sino que también cambió por completo nuestras vidas.

    Pero el desarrollo de la tecnología no se detendrá, las baterías de litio existen en inflamable, fácil de cortocircuito y otros peligros para la seguridad con el tiempo será eliminado por la nueva tecnología.

    Ventajas de las pilas de estado sólido

    En Eurobike 2023, Stromer mostrará su batería cerámica de estado sólido para e-bikes, la primera batería de estado sólido en la industria del ciclismo, que se dice que reduce el tiempo de carga a menos de 20 minutos.

    El objetivo final de Stromer es utilizar esta tecnología para crear paquetes de baterías con un tiempo de carga de sólo 12 minutos, lo que significa que cada vez que salgas y vayas al baño, la bicicleta estará medio llena de energía.

    Eso significa que cada vez que vayas al baño, la moto estará medio cargada, un salto tecnológico respecto a las siete u ocho horas que se tarda hoy en recargar una batería.

    Ventajas de las pilas de estado sólido

    Por supuesto, la audacia de Stromer también se debe a las ventajas de las baterías de estado sólido.

    Las baterías de estado sólido no tienen electrolito líquido en el interior, es el uso de electrodos de estado sólido y la composición de electrolito de estado sólido, con menor densidad de potencia, alta densidad de energía, tamaño pequeño, flexible, mayores ventajas de rendimiento de seguridad.

    Como las pilas de estado sólido no tienen electrolitos líquidos, evitan los gases inflamables y explosivos, la volatilidad y los cortocircuitos provocados por los electrolitos, etc.

    Aunque una aguja atraviese la membrana aislante del electrolito, no se producirá una combustión espontánea como en el caso de las pilas de estado líquido.

    Este cambio de electrolitos líquidos a sólidos es importante porque elimina algunos de los mayores problemas de las baterías de litio más utilizadas, como la alta inflamabilidad, el riesgo de fuga térmica y las fugas tóxicas.

    Es una mejora integral del rendimiento.

    Las baterías de estado sólido se consideran la futura dirección de la tecnología de baterías, con mayor seguridad, menor tamaño y velocidades de carga más rápidas, hasta el punto de que los principales fabricantes han invertido mucho dinero en investigación y desarrollo de tecnologías relacionadas con las baterías de estado sólido.

    Batería cerámica de estado sólido de Stromer para bicicletas eléctricas

    Por ejemplo, fabricantes de automóviles como Toyota y BMW y empresas de baterías como Panasonic y Samsung han estado trabajando en la investigación de tecnología de estado sólido para vehículos eléctricos, y ha habido algunas empresas de VE que la han aplicado formalmente a sus coches, pero debido a su elevado coste, aún no se ha popularizado ampliamente.

    La introducción de las baterías de estado sólido en la producción de Stromer también llevó algunos años.

    La tecnología se ha desarrollado con éxito, pero sigue siendo necesario reducir el coste para los consumidores cotidianos dentro de un rango asequible.

    En la actualidad, la producción de baterías de estado sólido cuesta unas ocho veces más que la de las actuales baterías de iones de litio, por lo que no espere ver baterías de estado sólido en uso hasta que los precios de las baterías bajen aún más, lo que Stromer espera que ocurra en los próximos dos o tres años.

    Mientras tanto, las baterías de estado sólido de Stromer tienen la ventaja añadida de ser estables en temperaturas extremas, ya que Stromer afirma que pueden recargarse a sólo -20 grados Celsius, una cifra que podría alcanzar los -30 grados Celsius en el futuro.

    Baterías de estado sólido Stromer'estables a temperaturas extremas

    Ventajas como mayor seguridad, menor tamaño, menor coste y mayor densidad energética han convertido a las baterías de estado sólido en objeto de intensa investigación y desarrollo por parte de fabricantes de baterías y empresas de vehículos de todo el mundo, y también han convertido a las baterías de estado sólido en la nueva veleta del mercado.

    Imagina que tu e-bike está equipada con este tipo de baterías, seguridad de las baterías de las bicicletas eléctricas cuestiones será una mayor protección?

    Aunque las baterías de estado sólido tienen muchas ventajas, las perspectivas del mercado son muy buenas, pero debido a diversos problemas, como la tecnología y los procesos de las baterías de estado sólido, aún queda algún tiempo antes de su comercialización a gran escala.

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    Chocolatezhu
    Hola, soy un escritor con experiencia en mecánica y un experto en tecnología para bicicletas y e-bikes que aprecia las cosas prácticas y bien diseñadas. Y, por supuesto, me encanta el ciclismo.
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