Introducción
En la actualidad, a nivel mundial, la movilidad está cambiando aceleradamente, influyendo directamente en millones de personas que se trasladan diariamente mediante vehículos automotores en distintos entornos urbanos y rurales.
Esta transformación ha generado diversos efectos positivos y negativos, impactando de manera significativa en los ámbitos sociales y medioambientales, especialmente en la calidad del aire y la sostenibilidad urbana.
La evolución tecnológica de los vehículos eléctricos ha marcado una auténtica revolución en el sector automotriz, impulsando cambios profundos en los sistemas de transporte y producción energética.
La transición global hacia una movilidad sostenible ha posicionado a los vehículos eléctricos como la opción más viable para eliminar las emisiones de gases nocivos inhaladas por millones de personas cada año.
Por esta razón, los fabricantes invierten miles de millones de dólares en investigación y desarrollo tecnológico para lograr fuentes de energía más eficientes, seguras y duraderas.
Actualmente, las baterías de iones de litio con electrolitos líquidos dominan el mercado, aunque están alcanzando sus límites teóricos en densidad energética y seguridad operativa.
En este contexto, las baterías de estado sólido emergen como la innovación más prometedora, con potencial para transformar los vehículos eléctricos mediante mayor almacenamiento, carga ultrarrápida y estabilidad térmica avanzada.
Desarrollo
Se debe considerar que la diferencial principal entre las baterías convencionales y las de tipo SSB, se centran en el medio de que los iones de litio interactúan, mientras que las actuales utilizan un líquido inflamable para conectar el ánodo y el cátodo, las SSB emplean un material sólido (cerámico, polímero o vidrio), en base a este contexto para los vehículos de largo alcance, la densidad energética es vital.
Las baterías de estado sólido permiten el uso de un ánodo de litio metálico, lo que incrementa significativamente la cantidad de energía almacenada por unidad de peso y volumen.
Mientras que una batería de iones de litio estándar ronda los 250-300 Wh/kg, se estima que las de estado sólido podrían superar los 500 Wh/kg. Esto se traduce directamente en vehículos capaces de recorrer más de 1,000 kilómetros con una sola carga, eliminando la principal barrera para los viajes intercontinentales.
Los electrolitos líquidos en las baterías convencionales son vulnerables a fugas e inflamables ante sobrecalentamiento o impactos. En contraste, los electrolitos sólidos ofrecen estabilidad inherente y no combustibilidad, eliminando la necesidad de sistemas de enfriamiento voluminosos.
Esta característica también facilita corrientes de carga elevadas sin deterioro, permitiendo recargas totales en menos de 10 minutos, similares a repostar combustible. Sin embargo, la escalada a producción en masa enfrenta obstáculos.
La generación de dendritas fibras de litio que perforan el electrolito y provocan cortocircuitos junto con los elevados costos de fabricación, representan los hurdles principales. Aun así, líderes como Toyota, Volkswagen y QuantumScape han progresado notablemente en la optimización de interfaces materiales, asegurando miles de ciclos de carga con fiabilidad.
Conclusiones
Finalmente, las baterías de estado sólido representan el «santo grial» de la industria automotriz y sus esfuerzos por impulsar la energía eléctrica como fuente principal de los vehículos.
Por tanto, se considera que, al resolver las limitaciones de densidad energética, seguridad y velocidad de carga, estas baterías no solo facilitarán el desarrollo de vehículos de largo alcance, sino que harán que los motores de combustión interna queden obsoletos en términos de conveniencia y rendimiento.
Si bien su implementación comercial a gran escala se espera para finales de esta década, su impacto será el catalizador definitivo para una descarbonización profunda del transporte global.
Autores:
Mg. Cristian Guachamin Bonilla
Mg. Jhon Jara Martínez
Referencias
Janek, J., & Zeier, W. G. (2023). Challenges in accelerating the development of solid-state batteries. Nature Energy, 8(3), 230-240.
Manthiram, A., Yu, X., & Wang, S. (2017). Lithium battery chemistries: State of the art and future prospects. Nature Reviews Materials, 2(3), 1-16.
Toyota Motor Corporation. (2024). The road to solid-state: Electrification strategy and long-range mobility. Toyota Global Newsroom.
Zhang, Q., Cao, D., Yi, Y., Zhou, A., & Chen, G. (2022). Recent advances in safety of solid-state lithium batteries. Advanced Functional Materials, 32(11), 2110294.
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